單 麗，江 飛，賀曉婧，謝 蓉，王海鯤*

（1.污染控制與資源化研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院，江蘇南京210023；2.南京大學(xué)國(guó)際地球系統(tǒng)科學(xué)研究所，江蘇南京，210023）

引言

我國(guó)迅猛發(fā)展的工業(yè)化、城市化進(jìn)程以及不斷增加的化石燃料消耗，嚴(yán)重影響了環(huán)境空氣質(zhì)量[1]。大氣污染問(wèn)題已經(jīng)成為我國(guó)現(xiàn)階段最嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題之一，引起了國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注[2-4]。近年來(lái)，隨著機(jī)動(dòng)車(chē)保有量的快速增長(zhǎng)，機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放量居高不下，嚴(yán)重影響了環(huán)境質(zhì)量的持續(xù)改善，已經(jīng)成為我國(guó)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的一個(gè)重要環(huán)境問(wèn)題，引起人們的極大重視。有效控制交通污染，已經(jīng)成為提高城市環(huán)境空氣質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。

經(jīng)濟(jì)有效的空氣質(zhì)量管理要求了解空氣污染的主要來(lái)源及其對(duì)健康的影響。近年來(lái)，我國(guó)關(guān)于大氣污染對(duì)健康影響的研究越來(lái)越多[5-8]，但對(duì)于特定污染源空氣污染導(dǎo)致的疾病負(fù)擔(dān)研究相對(duì)缺乏[9]。對(duì)特定污染源空氣污染導(dǎo)致的疾病負(fù)擔(dān)進(jìn)行評(píng)估是支持大氣污染控制的關(guān)鍵一步。本研究在大氣PM2.5健康效應(yīng)研究基礎(chǔ)上[8]，應(yīng)用空氣質(zhì)量模型模擬了交通污染源對(duì)我國(guó)不同區(qū)域PM2.5濃度的貢獻(xiàn)，并進(jìn)一步分析了交通源污染導(dǎo)致的PM2.5的健康影響，研究結(jié)果可以為有效控制機(jī)動(dòng)車(chē)污染的環(huán)境健康影響提供科學(xué)依據(jù)。

1 我國(guó)交通源的大氣污染現(xiàn)狀

1990—2016年，我國(guó)①本文所涉及的全國(guó)范圍數(shù)據(jù)，由于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)獲取原因，未包括港澳臺(tái)地區(qū)。民用汽車(chē)保有量由551.4萬(wàn)輛增加到18 575.5萬(wàn)輛（圖1），27年間增加了33倍[10]。2014年，我國(guó)的機(jī)動(dòng)車(chē)千人擁有量首次超過(guò)100輛，這是一個(gè)關(guān)鍵的時(shí)刻，因?yàn)槿毡荆?966—1978）和韓國(guó)（1991—2003）都僅用了12年的時(shí)間使其千人機(jī)動(dòng)車(chē)保有量從100增加到300輛[11]。2016年我國(guó)平均每千人汽車(chē)擁有量為134輛，與發(fā)達(dá)國(guó)家還有很大差距，從這一角度來(lái)看，國(guó)內(nèi)汽車(chē)消費(fèi)市場(chǎng)在未來(lái)發(fā)展?jié)摿薮蟆Ｓ嘘P(guān)研究指出[12-15]，我國(guó)在2030年之前仍將處于工業(yè)化和城市化同步加速發(fā)展的階段，國(guó)民經(jīng)濟(jì)仍會(huì)保持較快發(fā)展，汽車(chē)消費(fèi)將進(jìn)一步升級(jí)，到2030年機(jī)動(dòng)車(chē)保有量將達(dá)到3.6億～5.4億輛。

隨著機(jī)動(dòng)車(chē)保有量的快速增長(zhǎng)，機(jī)動(dòng)車(chē)的污染物排放量居高不下，對(duì)城市大氣環(huán)境質(zhì)量的影響越來(lái)越大[16-20]。原環(huán)境保護(hù)部發(fā)布的《中國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)環(huán)境管理年報(bào)2017》[21]顯示，2016年，全國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)四項(xiàng)污染物排放總量初步核算為4 472.5萬(wàn)噸。其中，CO排放3 419.3萬(wàn)噸，HC排放422.0萬(wàn)噸，NOx排放577.8萬(wàn)噸，顆粒物（PM）排放53.4萬(wàn)噸。機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放的污染物，除了CO、HC、NOx、PM等常規(guī)污染物之外，還含有大量被稱(chēng)作移動(dòng)的空氣毒氣（MSATs）的污染物，如苯、甲醛、乙醛等。所有的這些氣態(tài)污染物在大氣中通過(guò)一系列復(fù)雜的光化學(xué)反應(yīng)生成氧化性很強(qiáng)的二次污染物，如臭氧（O3）、二次PM2.5等。我國(guó)越來(lái)越多的城市空氣質(zhì)量正由傳統(tǒng)的煤煙型污染轉(zhuǎn)化成燃煤、汽車(chē)尾氣與二次污染物相互疊加的復(fù)合型污染[22-25]，嚴(yán)重影響了人民的生活和身心健康，制約了環(huán)境經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

圖1 1990—2016年全國(guó)民用汽車(chē)保有量[10]

我國(guó)已經(jīng)完成的第一批城市大氣細(xì)顆粒物（PM2.5）源解析結(jié)果表明[21]，雖然大多數(shù)城市PM2.5濃度的貢獻(xiàn)仍以燃煤排放為主，但某些地區(qū)，特別是北京、上海等特大城市以及中東部人口密集區(qū)域，移動(dòng)源對(duì)PM2.5濃度的貢獻(xiàn)已經(jīng)高達(dá)20%～45%[26]，如圖2所示。北京市2012—2013年度PM2.5來(lái)源綜合解析結(jié)果顯示，在本地污染貢獻(xiàn)中，機(jī)動(dòng)車(chē)超過(guò)燃煤和工業(yè)生產(chǎn)，成為本地大氣環(huán)境中最大的PM2.5貢獻(xiàn)者，占31.1%。上海市同期的數(shù)據(jù)顯示，大氣PM2.5的本地來(lái)源中，移動(dòng)源（包括機(jī)動(dòng)車(chē)、船舶、飛機(jī)等燃油排放）占29.2%，高于工業(yè)生產(chǎn)所占的28.9%。南京、武漢、長(zhǎng)沙和寧波的機(jī)動(dòng)車(chē)排放已經(jīng)成為這些地區(qū)大氣PM2.5的第二大污染源。南京市環(huán)保局公布的數(shù)據(jù)顯示，大氣中的PM2.5約有24.6%來(lái)源于機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣，稍低于燃煤貢獻(xiàn)率27.4%；而武漢、長(zhǎng)沙、寧波則分別占27.0%，24.8%和22.0%。

而且，由于機(jī)動(dòng)車(chē)大多行駛在城市人口密集的區(qū)域，考慮到尾氣中的污染物主要通過(guò)機(jī)械擴(kuò)散和熱湍流擴(kuò)散在近地面?zhèn)鞑?，交通工具?nèi)、道路兩側(cè)等交通微環(huán)境下的污染物濃度要遠(yuǎn)高于環(huán)境背景濃度，大大增加了居民暴露在高濃度污染物中的健康風(fēng)險(xiǎn)?！洞髿馕廴痉乐涡袆?dòng)計(jì)劃》中也指出：我國(guó)面臨重大挑戰(zhàn)，要解決以高濃度PM2.5為特征的區(qū)域空氣污染，機(jī)動(dòng)車(chē)污染的控制是關(guān)鍵因素之一。可以說(shuō)，交通源污染正在成為我國(guó)城市大氣環(huán)境污染治理中最突出和最緊迫的問(wèn)題。

2 方法與數(shù)據(jù)

首先，應(yīng)用美國(guó)國(guó)家環(huán)保局研發(fā)的多尺度空氣質(zhì)量模 型（community multiscale air quality modeling system，CMAQ模型），基于我國(guó)多尺度、分行業(yè)的排放清單數(shù)據(jù)（EMEIC，http://www.meicmodel.org）[27]，評(píng)估交通源對(duì)不同區(qū)域大氣PM2.5濃度的貢獻(xiàn)。具體過(guò)程如下：①采用基準(zhǔn)年（2010年）排放清單進(jìn)行環(huán)境空氣質(zhì)量模擬，得到全國(guó)PM2.5年均濃度及其分布；②通過(guò)敏感性模擬，把交通源排放量（ETran）從排放清單中移出，并應(yīng)用CMAQ模擬去除交通源排放之后的PM2.5年均濃度及其分布（CCMAQ,MEIC-Tran）；③通過(guò)分析標(biāo)準(zhǔn)模擬和敏感性模擬之間的差異來(lái)評(píng)估交通源對(duì)大氣PM2.5濃度的貢獻(xiàn)率，如下式所示：

為了降低CMAQ模擬時(shí)的誤差，我們應(yīng)用衛(wèi)星反演的大氣環(huán)境PM2.5濃度[28]修正了交通源對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量的影響[29]。即應(yīng)用CMAQ模擬的交通源的網(wǎng)格化貢獻(xiàn)率AFs乘以衛(wèi)星反演的高分辨率大氣PM2.5濃度（CSat），得到交通源所致大氣PM2.5的濃度（CSat,Tran）。本研究選取衛(wèi)星反演的大氣PM2.5濃度數(shù)據(jù)來(lái)源于加拿大達(dá)爾豪斯大學(xué)van Donkelaar的研究成果，該課題組根據(jù)近17年（1998—2015年）全球PM2.5近地面濃度的變化趨勢(shì)，建立了全球環(huán)境PM2.5濃度的空間分布圖（包括總源和人為源）[28,30]。

圖2 機(jī)動(dòng)車(chē)對(duì)城市大氣環(huán)境中PM2.5濃度的貢獻(xiàn)比例（%）[21]

本研究遵循全球疾病負(fù)擔(dān)（Global Burden of Disease,GBD）提出的直接比例法[9]，評(píng)估交通污染源相關(guān)的大氣PM2.5過(guò)早死亡人數(shù)。直接比例法是基于相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)變化與濃度變化呈線性關(guān)系的假設(shè)，GBD的前期研究已經(jīng)應(yīng)用數(shù)學(xué)推導(dǎo)證明了這一假設(shè)[9]。目前，直接比例法已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于評(píng)估污染源或者控制政策的環(huán)境健康影響研究[31-33]。交通源排放相關(guān)的PM2.5所導(dǎo)致的過(guò)早死亡人數(shù)（MTran）的計(jì)算方法如下式所示。其中，MTotal表示中國(guó)由于環(huán)境PM2.5污染所造成的人群過(guò)早死亡總數(shù)，來(lái)自我們之前的研究成果[8]。

3 結(jié)果與分析

3.1 交通源對(duì)我國(guó)PM2.5濃度的影響

本研究通過(guò)CMAQ模擬得到的交通源對(duì)大氣PM2.5的貢獻(xiàn)率乘以衛(wèi)星反演的高分辨率大氣PM2.5濃度，得到交通源所致的大氣PM2.5濃度。根據(jù)本研究的評(píng)估，2010年由于交通源排放貢獻(xiàn)的PM2.5的年平均濃度為1.49 μg/m3。交通源所致的PM2.5濃度高值主要集中在中東部，特別是京津冀地區(qū)（河北、河南、北京、天津等省市）、長(zhǎng)三角區(qū)域（江蘇、安徽、上海等）、珠三角區(qū)域（深圳、廣州等）以川渝地區(qū)（四川、重慶等）。如果將各個(gè)省份所有的網(wǎng)格濃度算數(shù)平均的結(jié)果作為各個(gè)省份的交通源貢獻(xiàn)的PM2.5年均濃度，最高的5個(gè)省市（見(jiàn)圖3）分別為河南（6.65 μg/m3）、山東（5.13 μg/m3）、北京（4.77 μg/m3）、天津（4.92 μg/m3）、重慶（4.24 μg/m3），明顯高于全國(guó)平均濃度（1.49 μg/m3）。這些區(qū)域作為國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的中心以及城市化進(jìn)程的聚焦點(diǎn)，機(jī)動(dòng)化發(fā)展進(jìn)程快速，路網(wǎng)密度、人均機(jī)動(dòng)車(chē)擁有量較高，這些現(xiàn)象導(dǎo)致了機(jī)動(dòng)車(chē)的高排放強(qiáng)度[34]，使得這些區(qū)域的交通源貢獻(xiàn)的環(huán)境PM2.5濃度相對(duì)較高。

3.2 交通源排放相關(guān)的大氣污染健康負(fù)擔(dān)

根據(jù)本研究的評(píng)估，2010年，我國(guó)交通源排放所致的PM2.5污染造成約11.69萬(wàn)人過(guò)早死亡，占當(dāng)年P(guān)M2.5總的健康負(fù)擔(dān)（125.54萬(wàn)過(guò)早死亡）[8]的9.31%。其中，不同健康終端的過(guò)早死亡人數(shù)呈現(xiàn)一定的差異，中風(fēng)死亡人數(shù)為6.31萬(wàn)人，慢性阻塞性肺疾病死亡人數(shù)為1.32萬(wàn)人，肺癌死亡人數(shù)為0.98萬(wàn)人，缺血性心臟病死亡人數(shù)為3.08萬(wàn)人，分別占我國(guó)2010年交通源所致的這四種健康終端總過(guò)早死亡人數(shù)的53.9%、11.4%、8.3%和26.4%。

圖4展示了2010年我國(guó)不同省份交通源排放相關(guān)的PM2.5導(dǎo)致的過(guò)早死亡人數(shù)。從省份層面來(lái)看，我國(guó)交通源所致的健康負(fù)擔(dān)較大的前5個(gè)省份分別為河南（15 900）、 四川（11 800）、山東（11 400）、河 北（8 400）和廣東（6 600），這5個(gè)省份占到全國(guó)交通源排放相關(guān)的PM2.5過(guò)早死亡人數(shù)總數(shù)的46.25%?？梢钥闯?，我國(guó)交通源導(dǎo)致的健康負(fù)擔(dān)不僅聚集在交通污染源嚴(yán)重的區(qū)域，還廣泛分布在人口稠密的地區(qū)。我國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)排放污染呈現(xiàn)出明顯的區(qū)域特征[34]，如廣州、江蘇等地由于其機(jī)動(dòng)化程度比較高，車(chē)輛使用頻繁，機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放強(qiáng)度高于全國(guó)平均水平，因此交通源排放相關(guān)的空氣污染健康負(fù)擔(dān)較重。而山東、河南等區(qū)域其交通源排放相關(guān)的空氣污染健康負(fù)擔(dān)較重，主要是因?yàn)榻】敌б娴陌l(fā)生同人口密度有密切的聯(lián)系。山東、河南等區(qū)域的人口相當(dāng)稠密，即使其交通源污染貢獻(xiàn)比重不是很大，但其導(dǎo)致的健康負(fù)擔(dān)仍然較重。

4 交通源污染控制建議

圖3 2010年不同省份的交通源貢獻(xiàn)的大氣PM2.5濃度

圖4 2010年不同省份的交通源排放相關(guān)的PM2.5導(dǎo)致的過(guò)早死亡人數(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)的機(jī)動(dòng)車(chē)保有量迅猛增長(zhǎng)，交通源污染排放成為城市空氣污染的重要來(lái)源。本研究的結(jié)果表明，在2010年因暴露于交通源相關(guān)的PM2.5污染導(dǎo)致的過(guò)早死亡數(shù)量巨大，嚴(yán)重影響了人們的健康。為了減少機(jī)動(dòng)車(chē)的污染及其帶來(lái)的影響，我國(guó)在20世紀(jì)90年代開(kāi)始實(shí)施機(jī)動(dòng)車(chē)排放控制措施，并且標(biāo)準(zhǔn)不斷嚴(yán)格。然而目前，我國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)排放控制管理一般將目光聚焦在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)域（如京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角等），這也不可置否，畢竟這些區(qū)域承擔(dān)了我國(guó)很大一部分經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，所投入的環(huán)境代價(jià)和承擔(dān)的健康負(fù)擔(dān)也是不可估量的。但是，對(duì)于經(jīng)濟(jì)相對(duì)落后，但人口密度較高的區(qū)域，交通源污染也造成極大的健康負(fù)擔(dān)，應(yīng)該引起重視。為減輕交通源污染造成的健康負(fù)擔(dān)，避免由于地區(qū)之間經(jīng)濟(jì)和技術(shù)等因素差異所造成的環(huán)境不公平現(xiàn)象，本研究建議從以下幾個(gè)方面做出努力：

（1）嚴(yán)格控制排放標(biāo)準(zhǔn)和提高燃料質(zhì)量。提高新車(chē)排放標(biāo)準(zhǔn)以及優(yōu)化燃料質(zhì)量一直是機(jī)動(dòng)車(chē)減排的關(guān)鍵舉措。目前我國(guó)絕大多數(shù)地區(qū)的道路交通源排放控制主要依靠國(guó)家的排放標(biāo)準(zhǔn)體系，缺乏本地化的排放標(biāo)準(zhǔn)和管理措施，尤其是在中西部一些經(jīng)濟(jì)相對(duì)落后但是機(jī)動(dòng)車(chē)污染健康影響嚴(yán)重的區(qū)域。在實(shí)行國(guó)家統(tǒng)一制定的排放標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，也應(yīng)根據(jù)機(jī)動(dòng)車(chē)污染的健康影響，鼓勵(lì)地方執(zhí)行更加嚴(yán)格的新車(chē)控制標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，我國(guó)存在明顯的“燃油標(biāo)準(zhǔn)滯后排放標(biāo)準(zhǔn)”問(wèn)題，在機(jī)動(dòng)車(chē)保有量迅猛增長(zhǎng)的現(xiàn)狀下，逐步加嚴(yán)新車(chē)排放標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，也應(yīng)匹配相應(yīng)的油品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

（2）完善各地區(qū)機(jī)動(dòng)車(chē)管理機(jī)制。交通源污染防治是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，應(yīng)加強(qiáng)“車(chē)—油—路”統(tǒng)籌，采取法律、行政、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等綜合措施進(jìn)行防治。淘汰老舊車(chē)及黃標(biāo)車(chē)，加強(qiáng)在用車(chē)管理，一直是城市機(jī)動(dòng)車(chē)管理的重點(diǎn)任務(wù)。除了北京、上海等沿海發(fā)達(dá)城市，成都、重慶等中西部城市的機(jī)動(dòng)車(chē)保有量也很大。隨著國(guó)家西部大開(kāi)發(fā)的推進(jìn)，中西部城市機(jī)動(dòng)車(chē)保有量會(huì)進(jìn)一步增長(zhǎng)，相關(guān)的大氣污染問(wèn)題可能會(huì)愈加凸顯。而且，這些區(qū)域由于缺乏系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車(chē)管理措施，并且人口密度較高，其健康負(fù)擔(dān)會(huì)不斷加重。因此，各地區(qū)需完善機(jī)動(dòng)車(chē)管理機(jī)制，制定合理的交通源污染防治規(guī)劃方案，避免或者減緩由于機(jī)動(dòng)車(chē)保有量不斷增長(zhǎng)可能造成的空氣污染及健康損害等問(wèn)題。

（3）從居民個(gè)體角度減緩交通大氣污染及其影響。首先，要深刻認(rèn)識(shí)空氣污染對(duì)人體健康的危害，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、新聞媒體等渠道了解PM2.5的理化性質(zhì)、作用機(jī)制和途徑，并做好宣傳和推廣；其次，培養(yǎng)良好的生活習(xí)慣，出行盡量選擇公眾交通，減少私家車(chē)的使用頻率，同時(shí)，鼓勵(lì)使用新能源車(chē)，進(jìn)一步減少有害尾氣的排放；最后，做好個(gè)人防護(hù)措施，尤其是敏感人群，要主動(dòng)關(guān)注官方部門(mén)發(fā)布的空氣質(zhì)量指數(shù)和首要污染物信息，合理調(diào)整日常交通出行方式和室外停留時(shí)間。