阮芳芳，彭彥彥，李康瑋，段存儒，武照亮

1. 寧波財(cái)經(jīng)學(xué)院國際經(jīng)濟(jì)貿(mào)易學(xué)院，浙江 寧波 315175

2. 寧波市哲學(xué)社會(huì)科學(xué)研究基地，浙江 寧波 315100

3. 中國人民大學(xué)公共管理學(xué)院，北京 100872

4. 中國人民大學(xué)環(huán)境學(xué)院，北京 100872

5. 山西大學(xué)政治與公共管理學(xué)院，山西 太原 030006

近年來，O3污染日趨嚴(yán)重，逐漸引起人們的關(guān)注.2016——2020 年中國自然背景地區(qū)和城市區(qū)域O3年均濃度同步快速提升，年均增長分別為1.5 和2.0 μg/m3[1]. 由于PM2.5控制政策包括減少氮氧化物和揮發(fā)性有機(jī)物，導(dǎo)致O3濃度可能隨氮氧化物與揮發(fā)性有機(jī)物濃度比例的增加而升高[2]. O3是一種強(qiáng)氧化性氣體，危害人類健康[3]. 研究通過薈萃分析證實(shí)了O3短期暴露對人群早逝的影響[4-5]，美國癌癥協(xié)會(huì)癌癥預(yù)防研究提供了O3長期暴露影響人群健康的明確證據(jù)[6]. Lu 等[7]估計(jì)2019 年我國69 個(gè)城市中因O3暴露引起的呼吸系統(tǒng)早逝人數(shù)為64 370 例，與2013 年相比增加了60%. 降低O3濃度能減少健康影響并帶來經(jīng)濟(jì)效益. Liang 等[8]研究表明，2016 年我國O3濃度降至100 μg/m3時(shí)，可避免全因早逝120 000 例，相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益在360×108~640×108元之間；如降至70 μg/m3，估計(jì)可避免全因早逝160 000 例，經(jīng)濟(jì)效益在540×108~950×108元之間. 此外，有研究[9]表明，約有59%的個(gè)人O3暴露發(fā)生在室內(nèi)，且即使室內(nèi)O3濃度達(dá)到GB/T 18883——2022《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》要求，全因早逝人數(shù)仍無法減少，表明現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)在避免健康損失方面有待提高.

目前，定量評估降低室內(nèi)、室外O3水平能夠帶來的健康和經(jīng)濟(jì)效益研究較為鮮見. 基于此，本文以2020 年為例，采用本地化的暴露-反應(yīng)關(guān)系模型，考慮室內(nèi)、室外O3暴露的差異性，使用每個(gè)城市特定的O3暴露系數(shù)，估計(jì)我國337 個(gè)地級(jí)及以上城市每日室內(nèi)、室外O3濃度分別滿足更加嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)(室內(nèi)O3濃度<112 μg/m3，室外O3濃度<160 μg/m3)后潛在的效益，并區(qū)分短期效應(yīng)和長期效應(yīng)的差異，以期為O3空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的修訂提供科學(xué)依據(jù).

1 方法與數(shù)據(jù)

1.1 暴露評估

O3每日小時(shí)濃度數(shù)據(jù)來源于國家環(huán)境監(jiān)測中心空氣質(zhì)量實(shí)時(shí)發(fā)布平臺(tái). 337 個(gè)地級(jí)及以上城市O3小時(shí)濃度為該城市內(nèi)所有監(jiān)測站點(diǎn)小時(shí)濃度的平均值，使用每日最大8 h 平均濃度(MDA8)作為O3濃度評價(jià)指標(biāo). 室外O3濃度、滲透因素和日?；顒?dòng)模式是對O3暴露濃度影響最大的因素. 盡管存在室內(nèi)O3源，但多數(shù)室內(nèi)環(huán)境中主要的O3源是室外空氣，且中國約99%的房屋采用自然通風(fēng)[10]. 基于此，本文假定不存在室內(nèi)O3源，且室內(nèi)環(huán)境沒有空氣凈化干預(yù)，通過室外O3濃度和暴露因子(exposure factor，fexp)來估計(jì)人群O3暴露濃度. 使用Yao 等[11]通過空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)和呼吸頻率調(diào)整法(BRA)得到的我國333 個(gè)城市室外O3濃度(Cout)與O3暴露濃度(Cexp)之間的比值來預(yù)估各城市的O3暴露濃度，其中連云港市、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. 暴露因子為O3暴露濃度與室外O3濃度的比值(Cexp/Cout). Yao 等[11]通過蒙特卡洛方法發(fā)現(xiàn)，我國城市O3暴露因子約0.35，下限和上限分別為0.18、0.49.

1.2 短期暴露、長期暴露導(dǎo)致的全因早逝風(fēng)險(xiǎn)評估

O3污染對人體健康的影響以早逝為主[12]，因此本文選擇全因早逝為健康終點(diǎn). 對于每個(gè)城市，通過對數(shù)線性關(guān)系〔見式(1)〕確定可歸因于O3暴露的早逝風(fēng)險(xiǎn). 短期暴露的急性健康影響指暴露于空氣污染物一天或幾天的健康危害，通常使用污染物每日濃度數(shù)據(jù)；而長期暴露的慢性健康影響指暴露于空氣污染物半年以上的健康危害，通常使用污染物季節(jié)或年濃度數(shù)據(jù). 對于短期效應(yīng)，首先估計(jì)每日O3污染造成的全因早逝人數(shù)，然后將一年內(nèi)每日全因早逝人數(shù)相加得到年全因早逝人數(shù). 對于長期效應(yīng)，使用每日O3濃度的年均值估計(jì)年全因早逝人數(shù).

式中：ΔMort 為歸因于O3暴露的全因早逝人數(shù)，例；Pop 為暴露人口數(shù)量，人；y0為健康終點(diǎn)的基線發(fā)生率；β為暴露-反應(yīng)系數(shù)，表示污染物濃度一個(gè)單位變化對健康影響的響應(yīng)；TMREL 為理論最低風(fēng)險(xiǎn)暴露水平，即現(xiàn)有研究中觀測到的最低濃度值，μg/m3，取值參考Turner 等[13]的研究結(jié)果(52.3 μg/m3). 2020 年城市人口數(shù)據(jù)來自各省份《第七次全國人口普查公報(bào)》. 各城市全因早逝基線發(fā)生率來自各省份統(tǒng)計(jì)年鑒和各城市《國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》.

O3的短期暴露-反應(yīng)系數(shù)來自2022 年關(guān)于我國O3污染短期暴露的Meta 分析[14]，O3濃度(MDA8)每增加10 μg/m3，人群總早逝風(fēng)險(xiǎn)增加0.31%(95% CI：0.22%~0.41%). 目前，已有研究調(diào)查了我國O3長期暴露與心血管疾病早逝之間的關(guān)系[15-16]，但討論我國O3長期暴露與全因早逝關(guān)系的研究較少. 因此，選擇Turner 等[13]研究結(jié)果作為O3的長期暴露-反應(yīng)系數(shù)，O3濃度(MDA8)每增加20 μg/m3，人群全因早逝風(fēng)險(xiǎn)增加2%(95% CI：1%~4%).

1.3 全因早逝經(jīng)濟(jì)損失評估

統(tǒng)計(jì)生命價(jià)值(VSL)是空氣污染相關(guān)早逝風(fēng)險(xiǎn)貨幣化使用最廣泛的指標(biāo)，不僅考慮了身體上的損失，還考慮了幸福感等精神方面主觀損失. 因此，本研究使用基于條件價(jià)值評估法的VSL 值來評估O3污染的健康損失經(jīng)濟(jì)價(jià)值，計(jì)算公式：

式中：Cost 為城市健康經(jīng)濟(jì)損失，元；VSL 為城市單位統(tǒng)計(jì)生命價(jià)值，元.

本文選擇2010 年北京市的VSL (524×104元)為基準(zhǔn)值[17]，原因主要有以下兩點(diǎn)：一是我國在嚴(yán)重污染事件發(fā)生之前，對空氣污染健康危害的認(rèn)識(shí)不足，早期的支付意愿調(diào)查可能嚴(yán)重低估VSL；二是盡管最近的研究對我國VSL 估計(jì)值有所提高，但仍遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家水平[18]，因此選擇近年來VSL 估計(jì)值較高的研究為基準(zhǔn)值. 對于每個(gè)城市的VSL 值，通過效應(yīng)轉(zhuǎn)換法估計(jì)2020 年的VSL 值，轉(zhuǎn)換公式：

式中：V SLk,2020為 2020 年k城市的VSL 值，元； VSL0為2010 年北京市VSL 參考值，元；Gk,2020為 2020 年k城市人均GDP，元；G2010為2010 年北京市人均GDP，元；γ為健康成本的收入彈性，參考世界銀行給出的范圍(1.0~1.4)[19]，本文取中間值1.2.

1.4 不同達(dá)標(biāo)情景下的經(jīng)濟(jì)效益估計(jì)

O3濃度相關(guān)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)匯總?cè)绫? 所示，除GB/T 18883——2022 的濃度度量方式為每日1 h 平均濃度外，其他標(biāo)準(zhǔn)均為每日最大8 h 平均濃度，將GB/T 18883——2022 標(biāo)準(zhǔn)值轉(zhuǎn)換成MDA8 指標(biāo)后仍為160 μg/m3. 在現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)置潛在標(biāo)準(zhǔn)限值，設(shè)定本研究室內(nèi)O3濃度標(biāo)準(zhǔn)分別為80、60、40、30、20、10、0 μg/m3，室外O3濃度標(biāo)準(zhǔn)分別為80、60、50、0 μg/m3.

表1 O3 濃度相關(guān)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Table 1 O3 related air quality standards

估算2020 年內(nèi)各城市每日室內(nèi)/室外O3濃度持續(xù)達(dá)標(biāo)情景下的健康效益，包括可避免的全因早逝和相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)損失. 當(dāng)城市每日室內(nèi)/室外O3濃度高于本文設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，將每日室內(nèi)/室外O3濃度降至達(dá)標(biāo)濃度；反之，O3濃度保持不變. 在室內(nèi)O3濃度達(dá)標(biāo)情景中，認(rèn)為是因室內(nèi)人為干預(yù)行為使得室內(nèi)O3濃度下降，因此在該情景下室外O3濃度不受影響.

2 結(jié)果與分析

2.1 O3 濃度特征分析

2020 年337 個(gè)地級(jí)及以上城市室外O3年均濃度在61.8~113.9 μg/m3之間，其中有70 個(gè)城市室外O3濃度超過GB 3095——2012 一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值(100 μg/m3)，其主要集中在華北、華東、華中和西北地區(qū)；各城市室內(nèi)O3年均濃度在7.1~30.7 μg/m3之間，平均值為20.8 μg/m3；O3年均暴露濃度在13.5~44.6 μg/m3之間，平均值為33.5 μg/m3. 從空間分布來看，O3室內(nèi)濃度與暴露濃度分布具有相似性，O3高濃度城市主要集中在華東、華南和華中的部分地區(qū)，這可能是因?yàn)槿巳憾鄶?shù)時(shí)間暴露于室內(nèi)環(huán)境，室內(nèi)O3濃度對于個(gè)人O3暴露濃度的影響較大；而O3室外濃度分布與O3室內(nèi)濃度、暴露濃度分布均不同，主要是由于不同城市O3室內(nèi)外滲透因素存在差異，華南、華中、西南地區(qū)的O3暴露因子偏高，而東北和西北地區(qū)的暴露因子偏低.

從O3日均濃度來看，2020 年337 個(gè)地級(jí)及以上城市室外O3日均濃度在11~300 μg/m3之間，其中，有52 個(gè)城市每日室外O3日均濃度未超過GB 3095——2012 二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值(160 μg/m3)，約占總?cè)丝诘?%，其余285 個(gè)城市超標(biāo)天數(shù)在1~85 d 之間(平均超標(biāo)天數(shù)為21 d). 2020 年337 個(gè)地級(jí)及以上城市室外日均濃度超過GB 3095——2012一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值(100 μg/m3)的天數(shù)為18~238 d (平均值為126 d)，約有76%的人口生活在超標(biāo)天數(shù)大于100 d 的地區(qū)，超標(biāo)天數(shù)最多的3 個(gè)城市分別是海北藏族自治州(238 d)、海南藏族自治州(228 d)和海西蒙古族藏族自治州(214 d).對于室內(nèi)O3濃度，O3日均濃度范圍在0.2~89.0 μg/m3之間，沒有城市存在日均濃度超過160 μg/m3的情況. 對于O3暴露濃度，日均暴露濃度范圍在0.3~129.2 μg/m3之間，337 個(gè)地級(jí)及以上城市中有23個(gè)城市存在O3日均暴露濃度超過100 μg/m3的情況，平均超標(biāo)天數(shù)為2 d.

根據(jù)O3年均濃度和人口數(shù)據(jù)繪制了2020 年337 個(gè)地級(jí)及以上城市O3污染的累積人群暴露水平(見圖1)，該曲線上的任一點(diǎn)表示O3年均濃度不超過某一濃度的人口占比. 從室外O3濃度來看，23.8%的人口處于O3年均濃度高于GB 3095——2012 一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值(100 μg/m3)的環(huán)境中，78.0%的人口處于O3年均濃度高于80 μg/m3的環(huán)境中. 從室內(nèi)O3濃度來看，71.4%的人口處于O3年均濃度為20.0~30.7 μg/m3的環(huán)境中. 從O3暴露濃度來看，82.4%的人口處于O3暴露濃度為30.0~44.6 μg/m3的環(huán)境中.

圖1 2020 年我國337 個(gè)地級(jí)及以上城市O3 年均濃度累積暴露人口曲線Fig.1 Cumulative exposure population curve of annual average O3 concentration for 337 prefecture-level and above cities in China, 2020

2.2 O3 污染造成的全因早逝和經(jīng)濟(jì)損失

2020 年我國337 個(gè)地級(jí)及以上城市可歸因于O3污染短期暴露和長期暴露的全因早逝人數(shù)分別為44 400 例(95% CI：29 641~59 106 例)、137 237 例(95% CI：68 901~272 311 例)，后者約是前者的3.1 倍，表明O3污染的短期效應(yīng)不容忽視. 在長期暴露效應(yīng)中，城市全因早逝人數(shù)在0~3 752 例之間，平均值為407 例，全因早逝人數(shù)最高的3 個(gè)城市分別為上海市、重慶市和鄭州市. 337 個(gè)地級(jí)及以上城市中有23 個(gè)城市全因早逝人數(shù)多于1 000 例，占全因早逝總?cè)藬?shù)的25.2%，主要集中在北京市、天津市、上海市、重慶市以及河北省、江蘇省、山東省、河南省、廣東省等的部分城市；有242 個(gè)城市全因早逝人數(shù)少于500 例，占全因早逝總?cè)藬?shù)的37.6%. 在短期暴露效應(yīng)中，城市全因早逝人數(shù)在0~1 176 例之間，平均值為132 例，僅有2 個(gè)城市(重慶市、上海市)全因早逝人數(shù)超過1 000 例；有27 個(gè)城市全因早逝人數(shù)多于300 例，占全因早逝總?cè)藬?shù)的28.4%，主要位于京津冀及周邊地區(qū).

通過式(2)得到各城市2020 年的VSL 值，與O3污染健康損失相乘獲得相應(yīng)的健康經(jīng)濟(jì)損失，可歸因于O3污染短期暴露和長期暴露的經(jīng)濟(jì)損失分別為2 375×108元(95% CI：1 585×108~3 161×108元)、7 367×108元(95% CI：3 699×108~14 614×108元)，后者約是前者的3.1 倍，分別占當(dāng)年國內(nèi)生產(chǎn)總值的0.23%、0.73%. 在長期暴露效應(yīng)中，各城市的健康經(jīng)濟(jì)損失在0~481.5×108元之間，平均值為21.9 元，75.7%的城市健康經(jīng)濟(jì)損失低于平均值. 在短期暴露效應(yīng)中，城市的健康經(jīng)濟(jì)損失在0~147.5×108元之間，平均值為7.0 元，74.5%的城市健康經(jīng)濟(jì)損失低于平均值. 長期暴露和短期暴露健康經(jīng)濟(jì)損失排名前10位的城市一致，如圖2 所示.

圖2 2020 年我國O3 健康經(jīng)濟(jì)損失排名前10 位的城市Fig.2 Top 10 cities with ozone health economic losses in 2020, China

2.3 滿足不同O3 濃度標(biāo)準(zhǔn)帶來的經(jīng)濟(jì)效益

在設(shè)計(jì)未來空氣污染控制方案時(shí)，需了解空氣污染變化對區(qū)域健康負(fù)擔(dān)的影響. 滿足不同室外O3濃度和室內(nèi)O3濃度標(biāo)準(zhǔn)后預(yù)測的可避免全因早逝人數(shù)和經(jīng)濟(jì)損失(包括短期效應(yīng)和長期效應(yīng))如表2、3 所示，結(jié)果表明，O3濃度達(dá)標(biāo)后長期效應(yīng)帶來的效益約是短期效應(yīng)的3 倍.

表2 2020 年我國每日室外O3 濃度滿足不同標(biāo)準(zhǔn)時(shí)長短期效益Table 2 Long and short-term benefits of meeting different standards for daily outdoor O3 concentration in 2020, China

表3 2020 年我國每日O3 室內(nèi)濃度滿足不同標(biāo)準(zhǔn)時(shí)長短期效益Table 3 Long and short-term benefits of meeting different standards for daily indoor O3 concentration in 2020, China

2.3.1 室外O3濃度達(dá)標(biāo)

當(dāng)每日室外O3達(dá)標(biāo)濃度為GB 3095——2012 二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值(160 μg/m3)時(shí)，各城市O3年均室外濃度下降并不明顯，90 個(gè)城市年均O3濃度未發(fā)生變化，118 個(gè)城市年均O3濃度降幅超過1 μg/m3，下降最多的城市是淄博市(從113.6 μg/m3降至106.1 μg/m3)，可避免的短期和長期全因早逝人數(shù)分別為1 826、6 044 例，相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益分別為107×108、355×108元.當(dāng)每日室外O3達(dá)標(biāo)濃度為GB 3095——2012 一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值(100 μg/m3)時(shí)，各城市O3年均室外濃度降幅增加，降幅為0.6 ~29.3 μg/m3，所有城市年均濃度均有所下降，可避免的短期和長期全因早逝人數(shù)分別為13 890、46 090 例，相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益分別為768×108、2 548×108元，分別是室外O3達(dá)標(biāo)濃度為160 μg/m3時(shí)的7.6 和7.2 倍. 當(dāng)每日室外O3達(dá)標(biāo)濃度為70 μg/m3時(shí)，城市O3年均室外濃度降幅進(jìn)一步增大，各城市年均室外濃度在49.3~70.0 μg/m3之間，其中，可避免的長期全因早逝人數(shù)為1×105例，相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益為5 420×108元，約是室外O3達(dá)標(biāo)濃度為160 μg/m3情景的15 倍，是室外O3達(dá)標(biāo)濃度為100 μg/m3情景的2 倍. 當(dāng)每日室外O3達(dá)標(biāo)濃度為50 μg/m3時(shí)，由于此時(shí)已低于閾值濃度，因此認(rèn)為O3污染不再對人群健康產(chǎn)生危害.

當(dāng)室外O3達(dá)標(biāo)濃度分別為160 μg/m3(GB 3095——2012 二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值)、100 μg/m3(GB 3095——2012 一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值)、80 μg/m3、70 μg/m3、60 μg/m3時(shí)，可避免全因早逝人數(shù)(長期效應(yīng))分別為2020 年O3污染全因早逝人數(shù)的4%、34%、57%、73%、91%，可避免經(jīng)濟(jì)損失(長期效應(yīng))分別為2020 年O3污染經(jīng)濟(jì)損失的5%、35%、58%、74%、91%. 總的來說，當(dāng)采用高于《WHO 空氣質(zhì)量準(zhǔn)則》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值(100 μg/m3)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，隨著每日室外O3濃度滿足更加嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，健康效益和經(jīng)濟(jì)快速增加. 我國31 個(gè)省份每日室外O3濃度滿足不同標(biāo)準(zhǔn)后可避免的全因早逝人數(shù)如圖3 所示（長期暴露）. 由圖3 可見，實(shí)施80 μg/m3、70 μg/m3、60 μg/m3的O3室外標(biāo)準(zhǔn)后，可避免全因早逝人數(shù)最多的5 個(gè)省份分別是山東省、河南省、江蘇省、廣東省和河北省，在這些地區(qū)實(shí)施室外O3濃度控制工作見效更快、效益更高；當(dāng)室外O3達(dá)標(biāo)濃度為GB 3095——2012 二級(jí)限值(160 μg/m3)時(shí)，僅新疆維吾爾自治區(qū)和西藏自治區(qū)未受益.

圖3 我國31 個(gè)省份每日室外O3 濃度滿足不同標(biāo)準(zhǔn)時(shí)可避免的全因早逝人數(shù)(長期效應(yīng))Fig.3 All-cause mortality avoided (long-term effect) by meeting different standards for daily outdoor O3 concentration of 31 provinces in China

2.3.2 室內(nèi)O3濃度達(dá)標(biāo)

當(dāng)每日室內(nèi)O3達(dá)標(biāo)濃度分別為160 μg/m3(GB/T 18883——2022 標(biāo)準(zhǔn)限值)和112 μg/m3(T/ASC 02——2021標(biāo)準(zhǔn)限值)時(shí)，全因早逝人數(shù)和經(jīng)濟(jì)損失與2020 年相比均沒有變化，表明《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》和《健康建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中對室內(nèi)O3濃度的限制意義不大，這是因?yàn)?020 年337 個(gè)地級(jí)及以上城市每日室內(nèi)O3濃度在0.2~89.0 μg/m3之間，低于這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的指導(dǎo)值. 當(dāng)每日室內(nèi)O3達(dá)標(biāo)濃度為80 μg/m3時(shí)，各城市室內(nèi)O3濃度基本不變，降低室內(nèi)O3濃度仍沒有帶來效益.

當(dāng)每日室內(nèi)O3達(dá)標(biāo)濃度為60 μg/m3時(shí)，有5 個(gè)城市室內(nèi)O3年均濃度出現(xiàn)下降，均位于廣東省，降幅為0.1~0.5 μg/m3；可避免的全因早逝和經(jīng)濟(jì)損失(長期)分別為90 例和7×108元. 當(dāng)每日室內(nèi)O3達(dá)標(biāo)濃度為40 μg/m3時(shí)，室內(nèi)O3年均濃度出現(xiàn)降幅的城市增至165 個(gè)，降幅為0.1~2.9 μg/m3；可避免的短期和長期全因早逝人數(shù)分別為983、3 931 例，相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益分別為64×108、255×108元，是O3達(dá)標(biāo)濃度為60 μg/m3情景的40 倍左右，達(dá)標(biāo)后經(jīng)濟(jì)效益前3 位的城市分別是廣州市、重慶市和上海市. 當(dāng)每日室內(nèi)O3達(dá)標(biāo)濃度為20 μg/m3時(shí)，僅剩16 個(gè)城市室內(nèi)O3年均濃度未出現(xiàn)降幅，分別位于遼寧省、吉林省、黑龍江省、青海省和新疆維吾爾自治區(qū)；可避免的短期和長期全因早逝人數(shù)分別為12 276、48 861例，相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益分別為700×108、2 787×108元，約是室內(nèi)O3達(dá)標(biāo)濃度為40 μg/m3情景的12 倍. 當(dāng)每日室內(nèi)O3達(dá)標(biāo)濃度為10 μg/m3時(shí)，所有城市室內(nèi)O3年均濃度均有所降低，各城市室內(nèi)O3年均濃度在6.9~10.0 μg/m3之間；其中85 584 例可避免全因早逝和4 681×108元可避免經(jīng)濟(jì)損失可歸因于長期效應(yīng)，約是室內(nèi)O3達(dá)標(biāo)濃度為40 μg/m3情景的20 倍，是室內(nèi)O3達(dá)標(biāo)濃度為20 μg/m3情景的2 倍. 當(dāng)每日室內(nèi)O3達(dá)標(biāo)濃度為0 μg/m3時(shí)，無室內(nèi)O3污染危害.

當(dāng)室內(nèi)O3達(dá)標(biāo)濃度分別為40、30、20、10、0 μg/m3時(shí)，可避免全因早逝人數(shù)(長期效應(yīng))分別為2020 年O3污染全因早逝人數(shù)的0.1%、2.9%、11.8%、35.6%、62.4%、63.3%，可避免經(jīng)濟(jì)損失(長期效應(yīng))分別為2020 年O3污染經(jīng)濟(jì)損失的0.1%、3.5%、13.2%、37.8%、63.5%、64.2%. 當(dāng)室內(nèi)O3達(dá)標(biāo)濃度高于40 μg/m3時(shí)，隨著每日室內(nèi)O3濃度滿足更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，帶來的效益快速增加，且增速高于室外O3濃度達(dá)標(biāo)情景. 我國31 個(gè)省份每日室內(nèi)O3濃度滿足不同標(biāo)準(zhǔn)后可避免的全因早逝人數(shù)（長期效應(yīng)）如圖4 所示. 由圖4 可見：當(dāng)室內(nèi)O3達(dá)標(biāo)濃度為60、40、30、20、10 μg/m3時(shí)，受益最多的5 個(gè)省份分別是山東省、河南省、江蘇省、廣東省和四川省. 當(dāng)室內(nèi)O3達(dá)標(biāo)濃度為60 μg/m3時(shí)，首先受益的是廣東省；當(dāng)室內(nèi)O3達(dá)標(biāo)濃度為40 μg/m3時(shí)，僅內(nèi)蒙古自治區(qū)、吉林省、寧夏回族自治區(qū)、黑龍江省、西藏自治區(qū)、新疆維吾爾自治區(qū)和青海省未受益.

圖4 我國31 個(gè)省份每日室內(nèi)O3 濃度達(dá)標(biāo)后可避免全因早逝人數(shù)(長期效應(yīng))Fig.4 All-cause mortality avoided after reaching daily indoor O3 concentration (long-term effect) of 31 provinces in China

3 討論

3.1 評估結(jié)果的不確定性

由圖5 可見，以2020 年北京市為例，可歸因于O3長期暴露的全因早逝人數(shù)和健康經(jīng)濟(jì)損失均隨O3濃度的上升呈線性增加的趨勢，表明控制O3污染的重要性. 同時(shí)，O3污染健康損失評估結(jié)果存在較大的不確定性，主要是由O3濃度估算方法、室內(nèi)外暴露水平差異、健康損失估算方法差異以及閾值濃度的選擇所致.

圖5 北京市O3 污染健康影響與O3 濃度的關(guān)系(長期效應(yīng))Fig.5 Relationship between health effects of O3 pollution and O3 concentration in Beijing(long-term effect)

3.1.1 O3濃度估算方法

已有研究主要依賴化學(xué)傳輸模型和衛(wèi)星數(shù)據(jù)來估算O3濃度[20]，這些模型通常缺乏與地面測量值之間的驗(yàn)證，同時(shí)輸入排放清單的不確定性和模型的粗分辨率可能導(dǎo)致模擬結(jié)果偏高. 有學(xué)者使用GEOSChem 模型發(fā)現(xiàn)，2010 年中國約有154 000 例呼吸系統(tǒng)早逝可歸因于O3長期暴露[21]；使用WRF-CMAQ模型發(fā)現(xiàn)，2014 年中國歸因O3污染的呼吸系統(tǒng)早逝人數(shù)為89 400 例[22]. 近年來，越來越多的學(xué)者使用地面監(jiān)測數(shù)據(jù)來評估空氣污染的健康影響. 地面監(jiān)測數(shù)據(jù)具有精度高、質(zhì)量好、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化及覆蓋時(shí)間范圍廣等優(yōu)勢. 目前，我國地面監(jiān)測點(diǎn)存在分布不均的問題，西北和西南地區(qū)分布較少而城市地區(qū)和人口密集地區(qū)分布較多.

3.1.2 室內(nèi)外暴露水平差異

O3主要在室外產(chǎn)生，一項(xiàng)針對美國18 個(gè)城市的研究[23]表明，O3早逝率系數(shù)的58%可變性可以解釋為O3總暴露量的差異，這些差異在很大程度上由室外向室內(nèi)傳輸?shù)牟町愒斐? 對于中國人群的O3健康影響研究，目前多直接利用室外O3濃度估算. Xiang等[9]模擬了我國339 個(gè)城市的O3暴露濃度，發(fā)現(xiàn)室內(nèi)O3暴露占O3總暴露量的59%. 因此，引入暴露參數(shù)是準(zhǔn)確估計(jì)個(gè)體O3暴露的關(guān)鍵步驟. 分別使用O3暴露因子的下限(0.18)、平均值(0.35)和上限(0.49)[11]估計(jì)筆者研究的健康損失發(fā)現(xiàn)，可歸因于O3污染長期暴露的全因早逝人數(shù)分別為65 374、126 672 和176 822 例，與筆者研究估計(jì)的差異分別為——52%、——8%和29%.

3.1.3 健康損失評估方法差異

本研究使用的對數(shù)線性暴露-反應(yīng)函數(shù)是世界衛(wèi)生組織推薦用于嚴(yán)重污染地區(qū)的健康損失評估方法[24]. 另一個(gè)常用的方法是線性暴露-反應(yīng)函數(shù)，Maji等[25]使用兩種函數(shù)估計(jì)了2016 年中國O3污染全因早逝人數(shù)，發(fā)現(xiàn)使用線性函數(shù)后估計(jì)結(jié)果與筆者研究結(jié)果存在3%~8%的差異. 使用線性函數(shù)后，本研究可歸因于O3污染長期暴露的全因早逝人數(shù)為128 870 例，略低于對數(shù)線性函數(shù)結(jié)果(137 237 例)，差異在6%左右. 此外，如果O3暴露與健康影響間存在非線性關(guān)系，那么當(dāng)暴露水平增加時(shí)，O3污染全因早逝人數(shù)可能會(huì)被低估.

3.1.4 閾值濃度問題

目前對于是否存在閾值沒有明確的結(jié)論. Maji等[25]使用75.2 μg/m3作為O3污染的閾值，Liu 等[22]使用112 μg/m3作為O3歸因呼吸系統(tǒng)早逝的閾值. 在中國、歐洲和北美進(jìn)行的研究[26-27]發(fā)現(xiàn)，短期O3暴露的急性效應(yīng)不存在閾值. 一項(xiàng)在中國地區(qū)的隊(duì)列研究[16]也表明，O3污染長期暴露與心血管疾病早逝風(fēng)險(xiǎn)之間可能沒有明顯的閾值. 因此，本文預(yù)估了閾值濃度不存在情況的健康影響，發(fā)現(xiàn)可歸因O3污染的短期效應(yīng)、長期效應(yīng)全因早逝人數(shù)分別為97 701、321 984例，約是設(shè)定閾值為52.3 μg/m3下的2 倍. 由此可見，若存在較低的O3閾值濃度或沒有閾值濃度，O3污染的健康影響將更大.

3.2 O3 氧化產(chǎn)物的危害

室內(nèi)環(huán)境表面通常有一層被吸附的有機(jī)薄膜，其成分包括與O3發(fā)生快速反應(yīng)的有機(jī)化合物. 同時(shí)人類自身的皮膚表面也覆蓋著一層薄薄的脂質(zhì)，O3會(huì)與這些化合物反應(yīng)產(chǎn)生氧化產(chǎn)物，其中一些可能對人類健康產(chǎn)生不利影響. 研究[11]表明，個(gè)體平均每吸入1×10——9的O3，就會(huì)吸入1.6×10——9的O3氧化產(chǎn)物. 因此，在考慮暴露于O3的健康影響時(shí)，還應(yīng)該考慮O3氧化產(chǎn)物對健康的影響. 然而，O3氧化產(chǎn)物對健康的影響尚不清楚，因此本研究可能低估了O3污染的健康影響.

3.3 實(shí)施更加嚴(yán)格的室內(nèi)O3 標(biāo)準(zhǔn)的可能性

氣候變化以及PM2.5水平的快速下降可能會(huì)加速地面O3的生成，降低中國城市大氣環(huán)境中的O3及其前體物濃度困難重重. 本研究表明，滿足更加嚴(yán)格的室內(nèi)O3標(biāo)準(zhǔn)可以帶來較大的健康效益和經(jīng)濟(jì)效益，室外O3濃度提升帶來的相關(guān)不利影響可以通過降低室內(nèi)O3濃度來減輕. 因此，可以通過使用室內(nèi)凈化新風(fēng)系統(tǒng)和室內(nèi)空氣凈化器來降低室內(nèi)O3濃度.

4 結(jié)論

a)目前，評估降低室內(nèi)、室外O3水平健康效益的研究中較少考慮室內(nèi)外人體暴露的差異. 本研究結(jié)果表明，2020 年我國337 個(gè)地級(jí)及以上城市室外O3年均濃度在61.8~113.9 μg/m3之間，室內(nèi)O3年均濃度在7.1~30.7 μg/m3之間，O3年均暴露濃度在13.5~44.6 μg/m3之間. 有23.8%的人口處于高于GB 3095——2012 一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值(100 μg/m3)的室外O3環(huán)境中，可歸因于O3污染短期暴露和長期暴露的全因早逝分別為44 400 和137 237 例. 從長期來看，O3污染總經(jīng)濟(jì)損失約為7 367×108元，占當(dāng)年國內(nèi)生產(chǎn)總值的0.73%.

b)當(dāng)每日室外O3達(dá)標(biāo)濃度分別為160 μg/m3(GB 3095——2012 二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值)、100 μg/m3(GB 3095——2012 一 級(jí) 標(biāo) 準(zhǔn) 限 值)、80 μg/m3、70 μg/m3、60 μg/m3時(shí)，可避免的全因早逝人數(shù)(長期暴露)分別為6 044、46 090、78 888、100 160、124 649 例，可避免的經(jīng)濟(jì)損失分別為355×108、2 548×108、4 298×108、5 420×108、6 700×108元. O3濃度滿足當(dāng)前《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 18883——2022)(160 μg/m3)和《健康建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》(T/ASC 02——2021) (112 μg/m3)，無法帶來健康效益. 當(dāng)每日室內(nèi)O3達(dá)標(biāo)濃度分別為60、40、30、20、10 μg/m3時(shí)，可避免的全因早逝人數(shù)(長期暴露)分別為90、3 931、16 191、48 861、85 584 例，可避免的經(jīng)濟(jì)損失分別為7×108、255×108、971×108、2 787×108、4 681×108元.

c)由于O3的生成涉及前體污染物，與PM2.5相比，降低O3濃度更加困難. 研究表明，可以通過降低室內(nèi)O3濃度有效減少與O3相關(guān)的健康影響，可率先在山東省、河南省、江蘇省、廣東省等地區(qū)實(shí)施更加嚴(yán)格的區(qū)域O3空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而提高居民的健康生活水平.