生态安全与生态风险评价之北京雾霾健康风险评价报告目录一、问题综述 1二、危害鉴定 3三、释放评价 3（一）北京的经济增长与空气污染水平分析 3（二）北京经济增长与空气质量的 EKC 验证 5四、暴露评价 7五、后果评价 8六、风险评价 9七、建议 10北京雾霾的健康风险评价一、问题综述随着社会经济的快速发展，近年来在我国京津冀、华东等地区 雾霾天气频发，特别是在2013年1月，多地遭遇大范围持续雾霾， 北京市有 26天为雾霾天气，为 1954年以来同期最多，雾霾天气的 频繁发生对城市大气环境、群众健康、交通安全、农业生产等都带 来了日益显著的影响。对 80 年代以后北京观象台的数据分析，霾出现的范围及概率呈 增多趋势，尤其是1月和2月是霾频发时期。统计北京历史数据，做出北京地区自1981 年2012年32年北 京雾霾变化曲线图（图 1），其中雾的天数为大雾和轻雾天数的总 和。从图1中可以看出，北京地区雾的年际变化曲线呈无规律的震 荡变化，这种变化往往与当天的天气形势有关，其平均值基本稳定 不变。但是霾的变化曲线自2000年以后，呈现出系统性增多的变化 趋势，这与经济和城市的快速发展，人口迅速增多、大量汽车尾气 和工业污染物的排放等因素密切相关，尤其是2005年以后，霾的影 响天数直线上升， 2010年霾总数是63天， 2011年92天， 2012年达 到 124天，霾的天数占到了全年总天数的 47%。1981 年 1985年 1989年 1993年 1997年 2001 年 2005年 2009年年份Figure 1. Interannual variations graphs of Fog and Hazein Beijing region图1-北京地区雾霾年际变化曲线雾霾是空气污染和气象因素共同作用的结果，雾霾天气发生 时，大气能见度下降，大气中的颗粒物特别是细颗粒物（PM ）是2 . 5 导致能见度降低的主要因素，城市大气PM25污染影响空气质量，威 胁人群健康，是具有区域性特征、危害严重的大气污染物。形成雾霾天气的有毒、有害颗粒物散播在空气中，对人类和生 态系统会造成不同程度的危害，主要表现在以下几个方面：一是雾 霾天气中的PM25比重较大，其颗粒物较小，比表面积相对较大， 可吸附大量有毒、有害物质，这些物质随PM2.5能轻易穿过鼻腔中的 鼻纤毛，直接进入肺部，甚至渗进血液，而引发包括心脏病、动脉 硬化、肺部硬化、肺癌、哮喘等各种疾病，影响身体康；二是雾霾 通过对太阳光的吸收与散射，导致太阳辐射强度减弱与日照时数减 少，从而影响植物的呼吸和光合作用，会造成农业减产、绿地生态 系统生长受阻等；三是雾霾天气使能见度降低，容易引起交通阻 塞，发生交通事故。二、危害鉴定雾霾中含有各种对人体有害的细颗粒、有毒物质达 20 多种， 包括了酸、碱、盐、胺、酚等，以及尘埃、花粉、螨虫、流感病 毒、结核杆菌、肺炎球菌等，其含量是普通大气水滴的几十倍。对呼吸系统的影响 大气中可吸入性悬浮物颗粒可随呼吸而进 入支气管、细支气管，最后沉降于肺泡，可引起支气管炎、肺炎， 促发哮喘，加重老慢支和肺气肿等急慢性呼吸道疾病。另外，长期 生活在雾霾环境中，会提高肺癌的发病率。对心脑血管的影响 雾霾天气增加了原有心血管疾病患者发生 急性呼吸道感染的机会，并影响其心脏的功能，加重心脏的负担， 可导致心衰。原有脑血管病患者的症状加重，严重者可促发中风。对眼鼻喉的影响 可吸入性悬浮物颗粒对眼、鼻、咽喉有刺激 作用，会使眼产生干、涩、痒、流泪、畏光等症状，发生结膜炎 ； 可出现流涕、喷嚏症状，发生过敏性鼻炎 ；咽喉部可出现咽干、咽 痒、咽痛或嗓子不舒服等症状。对皮肤的影响 皮肤可出现搔痒、红斑、丘疹，发生过敏性皮 炎。对情绪的影响 在雾霾天，终日雾霾缭绕，太阳光弱，人体中 的松果体会分泌出较多的松果体素，它使得甲状腺素、肾上腺素的 分泌减少。甲状腺素、肾上腺素是唤起细胞工作的激素，一旦减 少，细胞就会“偷懒”，变得极不活跃，人就显得没精打采。三、释放评价（一）北京的经济增长与空气污染水平分析研究表明，当一个国家经济发展水平较低的时候，环境污染的 程度较轻，但是随着人均收入的增加，环境污染由低趋高，环境恶 化程度随经济的增长而加剧；当经济发展达到一定水平后，也就是 说，到达某个临界点或称“拐点”以后，随着人均收入的进一步增 加，环境污染又由高趋低，其环境污染的程度逐渐减缓，环境质量 逐渐得到改善，总体过程呈现倒“U”型曲线关系。从图 2 可以看出，北京人均 GDP 逐年增加，2010 年北京的 人均 GDP 大概是 1992 年的 8 倍，反映了北京经济的高速发展。:3耳丨二 数据衆源：同方统计数据库由图 3 可知，工业二氧化硫和工业粉尘的排放量总体上呈下降 趋势，说明北京的空气质量有逐年提高的趋势。结合图 1 和图 2，我们可以看出，随着北京人均 GDP 的逐年增加，北京工业二氧化 硫和工业粉尘的排放量总体上有下降的趋势，因此，我们猜想北京 经济增长与工业二氧化硫和工业粉尘的排放量之间存在环境库次涅 茨曲线（EKC），并且可能已经过了拐点。二）北京经济增长与空气质量的 EKC 验证经济增长与工业二氧化硫排放量和工业粉尘排放量间关系的回 归结果。以人均国民收入即人均 GDP 为解释变量，工业二氧化硫排 放量和工业粉尘排放量为被解释变量，建立如下回归模型：LNi =4+0&NX严眉:LNX$ *（1）LNYD =6r2+Z?/WXr 卡弘+ 氏（2）式（1）和（2）中：YSt和YDt分别为t年的工业二氧化硫和工 业粉尘的排放量，xt为t年的人均国民收入，叫、卩、ni和a2、卩、 n2均为带估计参数，m和电均为随机扰动项。当卩0和n10和n2 (X575* CLNX) -(4)(-3,539)0.()()3|s.p.=4).246(-2.918)(3.277)| ().01() | j ().0051T=19 RW1X6225().142式(3)和(4)中，括号里是参数估计值对应的 t 值而中括号 里的数值是 t 值所对应的伴随概率。模型的判决系数较高，说明模 型的拟合优度较好。F值较大，表明模型整体关系显著。在5%的显 著水平下，自由度为16的t的临界值为t0025 (16) =2.12，因此上 述模型均通过回归系数的显著性检验。由模型(3)和(4)可知，卩=4.2920和ni=-0.2510和n2=-0.5750，说明工业粉尘排放量与经济增长之间的 确存在倒“U”型关系。下面计算工业二氧化硫排放量和工业粉尘排放 量的EKC拐点和.：EiNxp3-292/(2%-0.251)=5114.617E 尸収 p (-l(k520/(2(-0.575)p =9344.944当北京人均GDP小于5114.617元时，工业二氧化硫排放量随 着人均GDP的增加而增加；当人均GDP大于5114.617元时，工业 二氧化硫排放量随着人均GDP的增加而降低；当人均GDP达到 5114.617 元时，工业二氧化硫排放量达到最大值，该点就是北京工 业二氧化硫排放量的理论拐点；当北京人均 GDP 小于 9344.944 元 时，工业粉尘排放量随着人均GDP的增加而增加；当人均GDP大 于 9344.944 元时，工业粉尘排放量随着人均 GDP 的增加而降低； 当人均 GDP 达到 9344.944 元时，工业粉尘排放量达到最大值，该 点就是北京工业粉尘排放量的理论拐点，这也证实了刚才的猜想是 正确的。从图 2 可知，北京的人均国民收入已经超过了工业二氧化硫和 工业粉尘排放量的理论拐点，我们认为北京之所以会出现持续的大 雾现象，是因为北京受周边地区的影响，如图 4 所示。河北省(万吨)ihpiiVi仍盹)图3 北京周边地区的氧化醯排敢量4数据来源：同方统计数据库”由图 4 可知，北京周边地区的二氧化硫排放量整体呈上升趋 势。之所以会出现这种现象，是因为北京周边地区为了缩小与北京 的差距而采用粗放型经济增长方式。我们大家都知道，pm25的一个 特点就是它在空中停留的时间长，漂浮的距离远，因此如果北京周 边地区不改变现状，那么北京的空气质量整体上很难改变。四、暴露评价美国科学院(NAS)对公众健康风险评价的定义描述为人类暴 露于环境危害因素之后，出现不良健康效应的特征。首先确定暴露程度，然后将危险的类型和程度与暴露的程度联 系起来评估风险人群目前的和潜在的健康风险。有毒有害物质释放 迁移是一个缓慢的长期的过程，与人体接触的浓度一般都比较低， 影响时间长，所产生的效应主要是慢性效应，故采用慢性效应中非 致癌参考剂量RfDmg/(kgd)和致癌斜率因子SFmg/(kgd)-i来标定 其对人体的危害。对于非致癌污染物的危害效应计算公式如下：HI i；二 CDI y/RfD y 1 ( 1 )式中：HI污染物i途经j引起的非致癌健康风险指数，无量 纲；CDI污染物i途经j的人体单位质量日均暴露剂量， mg/(kgd)； RfD非致癌参考剂量，mg/(kgd)。计算吸入污染物日均暴露剂量：，mg/(kgd)，采用如下计算公 式：CDf ij -* L1U * rfAr/ BWr式中：暴露点空气中有毒有害物质的浓度，mg/m3, L人体in 每天吸入的空气量，m3/d ；吸入人体的有毒有害物质中被人体吸收的百分比，%; BW暴露人群质量，成人平均为70kg，儿童平均 为 16kg。如果可接受的摄入量等于参考剂量，那么根据定义，小于或等 于 1.0 的健康风险指数是可以接受的。对于致癌物的致癌效应采用 如下公式计算：SF 致癌斜率因子， mg/(kgd)-1。根据前三步的结果综合评定特定人群暴露的健康风险，特别注 意的是致癌污染物同样具有非致癌危害效应，对其非致癌危害效应 同样采用公式(1)计算，以上计算公式中每种污染物对应的SF值 和 RfD 值在资料中选取。五、后果评价我国大气PM25，浓度每增加10yg/m3，人群急性病死率、呼吸 系统疾病和心血管疾病病死率分别增加0.40、1.43和0.53。 而在西安的研究中，PM25浓度每升高100yg/m3，人群总死亡率，呼 吸系统疾病、心血管疾病、冠心病、卒中、慢性阻塞性肺气肿 (COPD)的病死率分别增加 4.1%，8.3%、6.2%、8.3%、5.1%和 7.3%，表明大气PM2 5浓度的升高会引起相应疾病病死率的增加。在雾霾天气发生时，受空气污染物影响的人群范围也迅速扩 大。国外多项研究显示，灰霾期间人群呼吸道症状明显增加，如上 呼吸道感染、哮喘、结膜炎、咳嗽、呼吸困难等，甚至导致心血管 系统紊乱。据世界卫生组织(WHO)的报告指出，东