陳仁杰,陳秉衡,闞海東(復(fù)旦大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院環(huán)境衛(wèi)生教研室,公共衛(wèi)生安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,上海200032)

上海市近地面臭氧污染的健康影響評(píng)價(jià)

陳仁杰,陳秉衡,闞海東*(復(fù)旦大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院環(huán)境衛(wèi)生教研室,公共衛(wèi)生安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,上海200032)

根據(jù)2008年上海市環(huán)境保護(hù)部門的每日24h近地面臭氧監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),以每日最大8h(11:00～18:59)的臭氧濃度均值作為上海市居民的平均暴露水平,以該年上海市的全部常住人口作為臭氧暴露人口,計(jì)算近地面臭氧污染對(duì)上海市居民的健康影響和相關(guān)的健康經(jīng)濟(jì)損失.2008年上海市近地面臭氧每日最大8h的年平均水平為88μg/m3,其中市區(qū)為78μg/m3,市郊區(qū)為96μg/m3.結(jié)果表明,近地面臭氧污染可以導(dǎo)致上海市居民1892 (95%CI:589～3540)例早逝和26049(95%CI:13371～38499)例住院,全年的歸因健康經(jīng)濟(jì)損失為32.42(95%CI: 10.80～59.23)億元,其中由早逝引起的損失占總健康經(jīng)濟(jì)損失的88.12%.提示近地面臭氧污染已對(duì)上海市居民產(chǎn)生了較大的健康損失和經(jīng)濟(jì)損失.

臭氧；健康；經(jīng)濟(jì)；評(píng)價(jià)

Abstract：Based on the monitoring data of surface ozone in Shanghai in 2008, the daily maximum 8h(11:00～18:59)concentrations were averaged to represent the population-level ozone exposure level. All fixed residents living in Shanghai were the supposed affected population. In 2008, the annual average 8h maximum ozone concentration was 88μg/m3, and the ozone level in the central urban areas was lower than that in suburban areas (78μg/m3versus 96μg/m3respectively). It was estimated that 1892 (95% confidence intervals, 95%CI: 589～3540) premature deaths and 26049 (95%CI: 13371～38499) cases of hospital admission were attributable to surface ozone pollution in 2008 in Shanghai. The corresponding economic loss of ozone-related health impacts was roughly 3.24 (95%CI: 1.08～5.92) billion Yuan, 88.12% of which was due to premature deaths. Our analysis suggests that the surface ozone pollution has brought substantial health and economic loss to Shanghai residents.

Key words：ozone；health；economy；assessment

近些年來,對(duì)流層中近地面臭氧(O3)濃度的增加,引起了人們廣泛的關(guān)注.近地面臭氧主要來源于一系列前體污染物的光化學(xué)反應(yīng),如氮氧化物(NOx)?揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs).毒理學(xué)研究發(fā)現(xiàn),臭氧能引起肺部炎癥[1],增強(qiáng)氣道反應(yīng)性[2]以及血液流變學(xué)改變[3].人群流行病學(xué)研究亦顯示,近地面臭氧污染能引起一系列的人群不良健康效應(yīng),如早逝[4-5]、哮喘急診[6]、住院[7]、缺勤[8]等.

上海是我國(guó)經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的城市之一,隨著工業(yè)和交通業(yè)的迅速發(fā)展,臭氧等光化學(xué)污染物所帶來的居民健康影響越來越引起重視.本研究利用上海市2008年的近地面臭氧監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),在國(guó)內(nèi)首次定量報(bào)道了城市近地面臭氧污染的健康損失和健康經(jīng)濟(jì)損失,以期為政府部門制定能源?環(huán)保和交通等政策提供必要的依據(jù).

1 材料與方法

1.1暴露水平與暴露人群

上海市環(huán)境保護(hù)部門在中心城區(qū)設(shè)置有3個(gè)國(guó)控監(jiān)測(cè)點(diǎn)、在郊區(qū)設(shè)置有4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn),每日自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)24h的臭氧濃度.這些國(guó)控監(jiān)測(cè)點(diǎn)的點(diǎn)位選取和質(zhì)量控制均根據(jù)原國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局《空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法》[9]的要求進(jìn)行,可反映上海市城區(qū)和郊區(qū)的近地面大氣臭氧的污染水平.根據(jù)世界衛(wèi)生組織[10]的推薦,以每日最大8h(11:00～18:59)濃度的均值作為本次評(píng)價(jià)的臭氧日均濃度.2008年全年臭氧日均濃度的均值即為當(dāng)年的年均濃度,以此作為2008年上海市居民的臭氧平均暴露水平.暴露人群為上海市2008年的全部常住人口,約為1888.46萬人,其中市區(qū)人口652.97萬人,郊區(qū)人口1235.49萬人[11].

1.2人群健康效應(yīng)

適合計(jì)算人群歸因健康效應(yīng)及其經(jīng)濟(jì)學(xué)損失的健康終點(diǎn)通常具有下述特征:有統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性的流行病學(xué)定量證據(jù);當(dāng)?shù)厝巳夯€健康資料能夠較易獲得;單位健康終點(diǎn)的經(jīng)濟(jì)學(xué)價(jià)值可以較易計(jì)算.本研究通過廣泛的中英文文獻(xiàn)檢索收集基于流行病學(xué)研究的暴露反應(yīng)關(guān)系,優(yōu)先采用在上海市進(jìn)行的研究,其次是國(guó)內(nèi)其他城市的研究,最后是國(guó)外的流行病學(xué)研究.綜上,本研究納入的健康終點(diǎn)為:心血管疾病早逝、呼吸系統(tǒng)疾病早逝、全死因早逝、心血管疾病住院和呼吸系統(tǒng)疾病住院.

在一般人群中,死亡或疾病的發(fā)生都是小概率事件,符合統(tǒng)計(jì)學(xué)上的泊松分布.根據(jù)泊松回歸比例風(fēng)險(xiǎn)模型,某暴露濃度下的人群健康效應(yīng)可以表示為[12]:式中:β是臭氧暴露與人群某健康終點(diǎn)的暴露-反應(yīng)關(guān)系系數(shù);Δc為臭氧實(shí)際濃度和閾濃度(或稱參考濃度)之差,μg/m3; E和E0分別為在實(shí)際濃度和假定閾濃度下的人群某健康終點(diǎn)發(fā)生數(shù);E等于暴露人口數(shù)目乘以某健康終點(diǎn)在該人群的基線發(fā)生率;E和E0的差值記為ΔE,就是歸因于近地面臭氧污染的該健康終點(diǎn)發(fā)生數(shù).

根據(jù)《上海統(tǒng)計(jì)年鑒2009》[11],上海市居民2008年的非事故性死亡、心血管疾病死亡和呼吸系統(tǒng)疾病死亡的基線發(fā)生率分別為0.73%?0.28%、0.09%,全病因住院率為11.10%.根據(jù)全國(guó)第3次衛(wèi)生服務(wù)總調(diào)查,心血管疾病住院占城市總住院人次的28.60%,因而推算得到2008年上海市居民的心血管疾病住院的人群基線發(fā)生率為3.17%.同理,可推算得呼吸系統(tǒng)疾病住院為1.36%.

1.3健康經(jīng)濟(jì)學(xué)評(píng)價(jià)

若大氣污染水平降低,一般人群中出現(xiàn)相關(guān)不良健康效應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)降低.根據(jù)福利經(jīng)濟(jì)學(xué)的原理,可以運(yùn)用支付意愿法(WTP)測(cè)量單位健康終點(diǎn)的經(jīng)濟(jì)學(xué)價(jià)值.

對(duì)于早逝,采用國(guó)際上常用的“統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的生命價(jià)值”(VOSL).由于國(guó)內(nèi)僅進(jìn)行過幾個(gè)相關(guān)的WTP研究,且各研究結(jié)果間差異較大,本研究援引Krupnick[13]在上海進(jìn)行的WTP研究,并根據(jù)居民平均可支配收入的變化做了相應(yīng)調(diào)整.當(dāng)收入彈性系數(shù)設(shè)定為0.48[14]時(shí),推算得到2008年上海市居民的VOSL為151萬元.

對(duì)于心血管疾病住院,國(guó)內(nèi)外均無WTP的研究報(bào)道,因而本研究采用疾病成本法(COI)作為替代.疾病的總成本一般包括醫(yī)療直接支出成本和因住院而不能正常工作所損失的間接社會(huì)成本.根據(jù)全國(guó)第2次衛(wèi)生服務(wù)總調(diào)查的資料和10年來的醫(yī)療費(fèi)平均增長(zhǎng)率,推算得到2008年大城市(比如上海)的心血管疾病住院的直接成本為12891元.根據(jù)全國(guó)第3次衛(wèi)生服務(wù)總調(diào)查的資料,我國(guó)城市居民的平均住院天數(shù)為18d.由《上海統(tǒng)計(jì)年鑒2009》[11]可得上海市居民2008年的人日均GDP為199元.綜上,上海市居民2008年心血管疾病住院的總成本平均為16473元/例.同理可推算得呼吸系統(tǒng)疾病住院的總成本為12444元/例.

歸因于近地面臭氧污染的人群各健康終點(diǎn)發(fā)生數(shù)乘以各健康終點(diǎn)的單位經(jīng)濟(jì)學(xué)價(jià)值,即為臭氧所致的居民健康經(jīng)濟(jì)損失.

2 結(jié)果

2.1近地面臭氧監(jiān)測(cè)水平

根據(jù)上海市7個(gè)地面監(jiān)測(cè)站的資料,2008年全市臭氧每日8h平均水平為88μg/m3,其中市區(qū)為78μg/m3,市郊區(qū)為96μg/m3.郊區(qū)生物源前體物排放較高,并且城區(qū)機(jī)動(dòng)車等產(chǎn)生的NOx可能擴(kuò)散至位于市區(qū)下風(fēng)向的市郊區(qū),因而市郊區(qū)的臭氧前體物濃度較高,致使郊區(qū)近地面臭氧濃度高于城區(qū),這與一般的大氣污染物不同.因而市郊區(qū)與市區(qū)人群都應(yīng)作為臭氧污染的暴露人群.本研究所估算的臭氧相關(guān)人群健康損失和健康經(jīng)濟(jì)損失均為市區(qū)和郊區(qū)人群的損失之和.

2.2歸因的人群健康損失和經(jīng)濟(jì)損失

為定量描述流行病學(xué)研究中危險(xiǎn)度估計(jì)的不確定性,在運(yùn)用暴露反應(yīng)關(guān)系系數(shù)均值估計(jì)歸因健康效應(yīng)的同時(shí),還計(jì)算了其95%可信區(qū)間(95%CI).對(duì)于早逝,Zhang 等[15]在上海的時(shí)間序列研究發(fā)現(xiàn)了臭氧短期暴露與早逝的關(guān)系,暴露反應(yīng)關(guān)系的形狀與國(guó)外[16]相近.Jerrett等[5]根據(jù)美國(guó)癌癥協(xié)會(huì)(ACS)隊(duì)列研究的歷史資料,運(yùn)用Cox隨機(jī)比例風(fēng)險(xiǎn)模型,在控制諸多混雜因素后,首次報(bào)道了臭氧長(zhǎng)期暴露與居民早逝的統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性關(guān)系.由于該隊(duì)列研究所采用的臭氧測(cè)量尺度為每日最高1h濃度,計(jì)量單位是ppb,因而本文按照每日最大8h平均濃度=0.884×每日最高1h濃度,且1ppb O3=1.96μg/m3O3[17],對(duì)心血管疾病早逝和呼吸系統(tǒng)疾病早逝的暴露反應(yīng)關(guān)系進(jìn)行必要的轉(zhuǎn)換.各健康終點(diǎn)的暴露反應(yīng)關(guān)系和上海市居民的基線發(fā)生率如表1所示.

表1 各健康終點(diǎn)的暴露反應(yīng)關(guān)系和2008年上海市居民的基線發(fā)生率Table 1 Exposure-response relationships of various health endpoints and baseline incidences in Shanghai residents in 2008

在估計(jì)人群歸因健康效應(yīng)時(shí),參考濃度是一個(gè)重要且敏感的參數(shù),在進(jìn)行臭氧相關(guān)健康經(jīng)濟(jì)學(xué)評(píng)價(jià)時(shí)一般采用自然背景濃度作為閾濃度[18].在近地面大氣中,臭氧前體物除來源于人為活動(dòng)外,還有相當(dāng)一部分來源于生物源排放(如植物可釋放出VOCs).平流層大氣中的臭氧也可能自然沉降到對(duì)流層.據(jù)世界衛(wèi)生組織推測(cè),全球近地面大氣中的臭氧背景濃度約為70μg/m3(以每日最大8h平均濃度計(jì))[19].

根據(jù)公式1,計(jì)算各健康終點(diǎn)的人群歸因發(fā)生數(shù),同時(shí)還計(jì)算了相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)學(xué)價(jià)值,如表2所示.2008年上海地區(qū)近地面臭氧污染可致1892 (95%CI:589～3540)例居民早逝和26049 (95%CI: 13371～38499)例居民住院,全年的歸因健康經(jīng)濟(jì)損失為32.42(95%CI:10.80～59.23)億元,其中由早逝引起的損失占總健康經(jīng)濟(jì)損失的88.12%.

表2 各健康終點(diǎn)的人群歸因發(fā)生數(shù)和經(jīng)濟(jì)學(xué)價(jià)值(均值和95%CI)Table 2 Attributable number of cases and economic values of various health endpoints(mean and 95% CI)

3 討論

3.1臭氧污染控制

VOCs和NOx是兩種主要的臭氧前體物,它們主要來自各種燃料、機(jī)動(dòng)車、電廠、各種制造類設(shè)備甚至一些日常用品(比如油漆).控制前體物的人為排放是控制近地面臭氧污染的唯一途徑.比如,上海市機(jī)動(dòng)車VOCs和NOx的年排放總量分別為8.6和8.3萬t,占到全市總排放量的14%和15%,其中中心城區(qū)的機(jī)動(dòng)車分擔(dān)率高達(dá)24%和90%[20].本研究在國(guó)內(nèi)首次報(bào)道了城市近地面臭氧污染的健康經(jīng)濟(jì)損失,若采取有力措施把上海市近地面臭氧年均濃度降至自然背景水平,將至少避免32.42 (95%CI:10.80～59.23)億元的經(jīng)濟(jì)損失.顯然,臭氧相關(guān)的健康經(jīng)濟(jì)學(xué)評(píng)價(jià)將會(huì)對(duì)政府部門制定能源、環(huán)保和交通等政策提供必要的理論依據(jù).

3.2暴露測(cè)量

以戶外近地面大氣臭氧監(jiān)測(cè)的年平均水平作為居民的平均暴露水平會(huì)給健康損失估算帶來一定的不確定性.室內(nèi)臭氧主要來源于室外,室內(nèi)的復(fù)印機(jī)?激光打印機(jī)和某些空氣凈化劑等僅能產(chǎn)生少許臭氧.室內(nèi)外空氣交換頻率?墻體表面的反應(yīng)清除率、空氣濾過率、臭氧與其他室內(nèi)污染物的交互作用等都能影響到室外臭氧的穿透率.有研究顯示,室內(nèi)臭氧濃度大約是室外濃度的10%～50%[21],而且據(jù)估計(jì)人一天中大約有87%的時(shí)間在室內(nèi)度過[22].另一方面,近地面大氣臭氧監(jiān)測(cè)站點(diǎn)通常高于地面20m左右,而絕大多數(shù)人的呼吸帶低于2m.因而個(gè)體真實(shí)的臭氧暴露水平很可能低于室外的大氣監(jiān)測(cè)水平.季節(jié)也可能是另一個(gè)影響個(gè)體暴露的因素.夏季的戶外臭氧監(jiān)測(cè)濃度一般要顯著高于冬季,而夏季室內(nèi)外的空氣交換頻率較高,因而,夏季的個(gè)體暴露水平與室外大氣監(jiān)測(cè)水平的相關(guān)性要高于冬季.

另外,臭氧的測(cè)量尺度通常包括:24h均值?最大8h均值、最大1 h濃度,應(yīng)采用何種測(cè)量尺度來描述臭氧的暴露情況尚存在一定的爭(zhēng)議[23].本研究采用最大8h均值尺度,并按照一定的比例將美國(guó)ACS隊(duì)列研究結(jié)果轉(zhuǎn)換成了該尺度下的暴露反應(yīng)關(guān)系,可能會(huì)帶來一定的偏差.

本文以大氣污染物的年均濃度作為暴露水平計(jì)算人群急、慢性健康效應(yīng)符合國(guó)際同行研究慣例.若以日為單位計(jì)算大氣污染的急性健康效應(yīng),將給人群健康資料的收集帶來困難,而且大氣污染的急性暴露期可能為1～7d中的任何1d或幾d,因此計(jì)算所帶來的不確定性可能更大.同時(shí),上海臭氧年均濃度的年際變化不大,且隊(duì)列研究中均是以年均濃度作為暴露水平,因而采用2008年的年平均濃度來探討臭氧長(zhǎng)期暴露的健康效應(yīng).

3.3流行病學(xué)研究

近地面臭氧濃度升高與居民健康的流行病學(xué)研究較少,所報(bào)道的相對(duì)危險(xiǎn)度結(jié)果各異,但近年來的數(shù)篇meta分析文獻(xiàn)均表明臭氧濃度升高與居民死亡率存在有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的關(guān)系[4,24-25].但是,各流行病學(xué)研究在混雜因素(比如天氣?其他污染物,居民社會(huì)經(jīng)濟(jì)地位和暴露模式等)定義與控制等方面可能存在某些差別,給從統(tǒng)計(jì)學(xué)關(guān)聯(lián)到病因?qū)W關(guān)聯(lián)的解釋帶來一定的困難.比如大氣中的顆粒物成分是一種典型的混雜因素,臭氧與顆粒物的相關(guān)性隨地理位置?季節(jié)?顆粒物成分的變化而變化,給單獨(dú)分析臭氧的人群健康效應(yīng)帶來一定的困難[19].作為臭氧歸因健康效應(yīng)的一個(gè)重要部分,本文直接引用了美國(guó)ACS的隊(duì)列研究結(jié)果.中美兩國(guó)在臭氧污染水平上并無太大差別,亦不存在臭氧成分與毒性差異等問題.再者,大氣污染主要影響40歲以上的人群,因而本文直接引用基于30歲以上人群的ACS研究結(jié)果不會(huì)帶來太大的偏差,但不能完全忽視中美兩國(guó)在人群特征上的差異.本文計(jì)算的歸因健康效應(yīng)的95%CI較寬,可以說明臭氧流行病學(xué)研究中存在較大的不確定性.

流行病學(xué)研究中的一些健康終點(diǎn),比如限制活動(dòng)天數(shù)(RADs)、哮喘急診等,囿于上海人群基線數(shù)據(jù)的不易獲得性,并未納入到本研究中,因而可能會(huì)低估臭氧的健康損失.

大氣污染的急、慢性健康效應(yīng)分別為健康效應(yīng)截然不同的兩個(gè)方面,急性暴露僅能誘發(fā)某一健康事件,而長(zhǎng)期暴露是導(dǎo)致該事件發(fā)生的真正原因,兩者雖有重疊,但這種重疊是較小且可忽略的[26].因而本研究將臭氧長(zhǎng)期暴露與短期暴露的健康效應(yīng)直接相加是較為合理的.

3.4健康結(jié)局的貨幣化

對(duì)于早逝,本文采用了VOSL的概念,即運(yùn)用WTP的研究方法,計(jì)算假定通過一定措施降低死亡風(fēng)險(xiǎn)后,可以避免(或延遲)的單位死亡的經(jīng)濟(jì)價(jià)值.65歲以上人群對(duì)大氣污染最為敏感,相關(guān)的早逝發(fā)生率也最高,然而本研究的VOSL卻是基于上海市40歲以上人群的(60歲以上者僅占1/3)WTP研究結(jié)果.為避免一定的死亡風(fēng)險(xiǎn),年長(zhǎng)者通常比年輕者支付更少的貨幣,因而本研究所采用的VOSL值,并不一定能真實(shí)反映臭氧相關(guān)的死亡價(jià)值.“統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的壽命年價(jià)值”(VSLY)通過計(jì)算因降低死亡風(fēng)險(xiǎn)而延長(zhǎng)了的壽命年價(jià)值,考慮到了不同年齡段人群的支付偏好,可以更合理地反映早逝的單位價(jià)值,但目前仍缺乏相關(guān)的研究[12].

對(duì)于住院,由于國(guó)內(nèi)外尚缺乏相關(guān)的WTP研究,因而本文采用COI法作為替代.但是,它沒有考慮到患病所帶來的身心痛苦等因素,因而僅僅是作為單位住院價(jià)值的保守估計(jì)或低限估計(jì)[12].

顆粒物被認(rèn)為是大氣中對(duì)健康影響最為顯著的污染物,因而目前絕大多數(shù)大氣污染健康經(jīng)濟(jì)損失評(píng)價(jià)的文獻(xiàn)均是以顆粒物作為指示污染物.美國(guó)的隊(duì)列研究發(fā)現(xiàn),在控制諸多個(gè)體的和生態(tài)學(xué)上的危險(xiǎn)因素后,臭氧和顆粒物均可以獨(dú)立地對(duì)人群產(chǎn)生不良健康效應(yīng).若以2008年上海全市的常住人口為顆粒物污染的暴露人群,以該年P(guān)M10的年均濃度(84.7μg/m3)為暴露水平,以早逝、慢性支氣管炎、門診與住院為健康效應(yīng)終點(diǎn),則估算的總健康經(jīng)濟(jì)損失為266.01億元.本研究報(bào)道的臭氧健康經(jīng)濟(jì)損失大致相當(dāng)于顆粒物的12.19%.

4 結(jié)論

4.1根據(jù)2008年的近地面臭氧監(jiān)測(cè)資料,上海市臭氧每日8h全年平均水平為88μg/m3,其中市區(qū)為78μg/m3,市郊區(qū)為96μg/m3.

4.22008年上海地區(qū)近地面臭氧污染可致1.892 (95%CI:589～3540)例居民早逝和26049 (95%CI: 13371～38499)例居民住院.可見,近地面臭氧污染已對(duì)上海市居民產(chǎn)生了較大的健康損失.

4.3上海市2008年歸因于臭氧污染的居民健康損失為32.42(95%CI:10.80～59.23)億元.若采取有力措施降低臭氧污染,將會(huì)帶來可觀的健康收益和經(jīng)濟(jì)效益.

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Health impact assessment of surface ozone pollution in Shanghai.

CHEN Ren-jie, CHEN Bing-heng, KAN Hai-dong*(Key Laboratory of Public Health Safety, Ministry of Education, Department of Environmental Health, School of Public Health, Fudan University, Shanghai 200032, China). China Environmental Science, 2010,30(5)：603～608

X503.1

A

1000-6923(2010)05-0603-06

陳仁杰(1986-),男,四川達(dá)州人,復(fù)旦大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院碩士研究生,主要從事大氣污染流行病學(xué)研究.

2009-10-10

國(guó)家環(huán)境保護(hù)公益項(xiàng)目(200809109);國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(30800892);上海市浦江人才計(jì)劃（09PJ1401700）

* 責(zé)任作者, 教授, haidongkan@gmail.com