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中国PM10的人体暴露水平评估
在此强调：PM10可吸入颗粒物是对人体健康有害的污染物，对人体健康危害评价、人体暴露于PM10水平是至关重要的。我国存在可吸入颗粒物的空间分布和中国人口分布不均匀的现状。在中国，大多数人口都接触到符合国家第二标准的水平。这项研究评估了中国的于PM10的人体暴露水平。
关键词:可吸入颗粒物；人类暴露水平到PM10污染评估；健康损失
摘要：流行病学研究发现，大气颗粒物特别是PM10(空气动力直径小于或等于10毫米的可吸入颗粒物)是危害人体健康的污染物之一。近年来，中国的颗粒物污染日益严重，PM10已成为北京和其他城市的主要污染物。因此，有必要对PM10进行研究和健康损害评估。在人体健康损害评估中，需要测量人体对PM10的暴露水平，并为暴露暴露关系提供准确的曝光数据，以及对人体暴露的精确定量评估至关重要。
由于地方经济水平和地理环境的差异，中国颗粒物浓度的空间分布是可变的。随着我国城市化进程的加快，城市人口密度高，人口分布在城市内部和城市之间变化，从而导致不同的人口数量暴露在不同的浓度范围内。因此，对我国颗粒物暴露水平的准确评估是评价颗粒物污染对公共健康危害的一项重点和基础。
本研究利用采用高精度的人口数据和PM10的监测数据，分析了在中国不同地区和典型城市PM10的人体暴露情况。结果表明,在中国的大部分地区,经过人口加权的PM10浓度略高于年平均浓度，意味着更多的人口暴露于高浓度的PM10浓度下，而且大部分的人口（占据约83.7%的人口和76.3%的地区）的暴露水平,满足第二个国家标准(40到100mu;g/m3),在典型的地区和城市中，人口接触PM10的比例较高:人口密集的地区，如京津冀、北京、天津，以及沙尘较多的地区，如西北和重庆等。
1 介绍
许多流行病学研究表明，颗粒物(PM)，尤其是可吸入颗粒物，对人体健康有害。因此，粒子被选为评价空气污染的指标，它损害了世界卫生组织(WHO)、环境保护署(EPA)、欧洲联盟(EU)和其他国际机构的健康。
颗粒物对人体健康的影响受到了广泛关注。自90年代以来，利用时间序列和队列研究方法研究了颗粒物污染对人体健康的急性和慢性影响。研究表明，颗粒可引起急性和慢性支气管炎、哮喘、肺癌、肺炎、呼吸道和汽车血管疾病，尤其在成人和儿童等易感人群中(Campen et al., 2001; Pope et al., 1995; Saldiva et al., 1995; Meng, 2000, 2006, 2007, 2008; Nevalainen and Pekkanen, 1998; Zanobetti et al., 2000). Samet et al. (2000) 。Samet等人(2000)发现PM10影响心血管和呼吸系统疾病的死亡率。此外，如果PM10浓度增加，每增加10 mg m3就会使总死亡率提高0.51%，使心血管和呼吸道疾病的死亡率增加0.68%。哈佛六个城市的研究由哈佛大学公共卫生学院和美国癌症协会的队列研究表明,长期的地区的居民的平均寿命高颗粒浓度比这两三年短的粒子浓度较低的地区(Dockery et al., 1993; Krewski et al., 2000)。
目前，PM10是我国许多大中型城市的主要污染物之一，因此对颗粒的研究对流行病学和健康损害评估是必要的。中国国家环保总局和美国环境保护署合作进行项目“空气污染对呼吸道健康的影响研究”,发现有一个重要的大气颗粒物的浓度之间的相关性(尤其是可吸入颗粒物)和儿童肺功能的异常,经过几年的调查在广州、武汉、兰州、重庆(Wei和胡锦涛,2000)。
自90年代以来，许多关于颗粒物污染的流行病学研究在中国城市如宣伟(云南)、北京、上海等地相继开展(Dong et al., 1995; He, 1995; Chen et al., 2004; Kan et al., 2004; Wang and Mauzerall, 2006; Sun et al., 2010; Hou et al., 2010, 2012).
为了评估人类健康的损失，准确测量人体暴露程度是至关重要的。在目前关于人类接触污染物的流行病学研究中，人体暴露估计主要是基于有限数量的中心监测点，作为城市人口暴露水平的代表价值( (Dockery et al., 1993; Pope et al., 2002; Wong et al., 2001; Zanobetti et al., 2003)。事实上，大气污染物的分布在空间和时间上有很大的差异，而实际的人体暴露水平与一些观测值不同 (Ito et al., 2004; Zhu et al., 2002）。这种差异会影响对空气污染对人类健康影响的估计的幅度和程度(Ito et al., 2005, 1995). 。不同地区、不同城市的人口空间结构不统一;因此，暴露在不同浓度下的人的数量是不同的。对人类暴露的传统评价忽略了污染和人口的非均匀空间分布，以及随时间变化的内在特征。因此，人类暴露评价指标与实际人体暴露程度不一致。在未来的流行病学研究中，人类暴露评估是健康损害评估的优先研究领域(Jerrett et al., 2005; Kukkonen et al., 2001; Sajani et al., 2004).
在本研究中，利用GIS(地理信息系统)空间插值方法，结合国家环境保护管理集中度标准，结合国家环境保护管理集中度标准，对我国人口暴露水平的区域特征进行了分析。与此同时，在京津冀、长三角、珠三角、四川盆地、北京、上海等重点城市，人们对PM10的暴露程度进行了比较分析。本研究试图了解中国区域大气PM10污染状况及其在人群中的暴露水平。
2 数据和方法
在本研究中，PM10浓度数据来自于421个城市监测的数据集，覆盖31个省份，并于2009年由中国国家环境保护总局发布。本研究中PM10观测地点的位置如图1所示。在东部和南部发达地区的车站位置密集，在人口较少和欠发达的西部地区分布较少。在研究中采用GIS方法进行插值。利用GIS软件在中国城市421次观测中，对全国平均PM10浓度分布图进行了插值。2009年中国各省、市、市统计年鉴中有2372个人口和地区数据(不包括台湾)(http://www.stats.gov.cn/tjsj/ndsj/2010/indexch.html)。然后，通过GIS软件(图2)计算出准确到县级的人口密度分布(图2)。我们可以看到，中国东部和西部的人口密度普遍较高。人口密集的地区有中北部、河南、四川、长江三角洲和珠江三角洲，人口稀少的地区分布在中国西部和内蒙古。
3 结果
3.1 我国PM10暴露的地区特征
表1显示了世卫组织的空气质量方针和PM的过渡目标。PM10被认为是一个与大多数流行病学数据相关的指标，在全世界范围内有更广泛的测量数据。然而,数值指导值本身是基于流行病学研究使用PM2.5作为指标,和PM2.5:PM10的比率0.5用于获得一个适当的PM10指导价值,除了指导值,三个临时目标(IT)中定义衡量进步的艰难的过程随着时间的推移逐渐减少人口接触点(2006)。
目前我国PM2.5的测量数据缺乏，所以分析的重点是PM10，大部分监测数据与PM2.5相对。利用GIS软件，根据世卫组织空气质量准则和过渡性指标，在中国建立了PM10浓度分布图，如图3所示。可以看出，2009年中国的PM10的长期(年)人口暴露没有达到世卫组织的指导方针。2009年中国大部分地区的PM10年暴露量超过了世卫组织中期目标3 (IT-3)。
表2总结了中国人口和地区会议的具体数量和比例。约有130万人口暴露于PM10，达到了WHO IT-3，占据约0.1%，在地理区域约占0.1%。大约有4.2%的人居住在有WHO IT-2水平的地区，这一地区大约占全国面积的9.5%。最常见的暴露值是IT-1水平，占中国人口的71.1%，占中国面积的67.7%。第二种最常见的接触程度达到了WHO IT-1水平，大约占总人口的24.6%，占土地的22.7%。
表3显示了中国年度PM10浓度的国家分类标准。1级的年值为40mg m3, 2级为100mg m3, 3级为150mg m3。利用PM10观测数据和GIS软件，建立了符合国家标准的PM10浓度分布图，如图4所示。在中国大部分地区，每年PM10浓度在1 - 2级之间，很少有高于3级或1级以上的。
表4总结了中国人口的具体数量和比例，以及不同国家的年度标准。可以看出，大多数人口都暴露在40 - 100 mg m3国家一级和二级(二级，中度)的浓度之间。中国约有83.7%的人口有这种程度的接触;这是最普遍的价值，发生在大约76.3%的地理区域。第二层最常见的暴露水平是III级，它发生在大约182.6 * 104 km2，占陆地面积的约19.3%。有2.054亿人口居住在第三级的地区，约占中国人口的15.2%。大约有0.7%的人生活在我接触过的地区，大约占全国面积的1.7%。然而，生活在重度PM10污染(IV级)的人口比例最小，为0.4%。这些人占据了大约2.7%的国家，比第1级(1.7%)略高(表5)。
3.2中国不同气候地区人体PM10暴露浓度
在这项研究中，划分区域的理由主要是基于气候指标，也提到了过去50年中国行政区域的边界、地形分布以及自然划分、气候区划和农业区划的主要结果（cma，2006年）。因此，划分了11个气候区。图5A显示了每个地区的县的位置。利用GIS软件并参照中国气候区划标准，创建了11个气象区划图（图5 B）。表3显示区域编号和相应的区域名称。区域1是东北经济区和国家农业基地。地区2、4（属于北方一体化经济区）和地区3（属于南方经济区）是高新技术制造业中心。6区和7区是多功能的制造业集散地和最具竞争力的经济区，属于东部一体化经济区。8区和9区以东是最大的采煤和煤炭深加工基地，还有钢铁工业和有色金属工业基地。西部9区和10区（属于西北大一体化经济区）是最大的棉花、水果、粮食、牲畜加工综合基地和旅游基地。西南一体化经济区是以重庆为中心的重工业地区，是以成都为中心的纺织工业地区。
图6显示了中国各地区的地理区域和人口比例。可以看出，在11个地区中，西北地区面积最大，约占34.8%，但仅占人类人口的7.4%，而江南地区占全国人口的比例最高，约占18.2%，仅占7.2%。中国各地区的人口空间分布不均。Huang Huai、江水、华北、江南的人口密度较高，而西藏、内蒙古和西北的人口密度较低（图6C）。人口分布是评价人们接触PM10浓度的最重要因素之一。
表6显示了11个地区中每个地区的PM10接触浓度和人口加权PM10接触浓度。人口加权PM10接触浓度通过以下公式得到：
（1）
在这里，我表示网格的数量，Pi的人口，和Ci空气污染物浓度（mu;gm-3）。
表6表明，11个区域的平均浓度和人口加权PM10浓度之间存在着很小的差异。因此，更现实的做法是以包括人口因素在内的方式表示人类接触，以解释接触浓度和人类人口分布不均的情况。
一般来说，在大多数地区，以人口加权计算的PM10的人类接触量略高于平均浓度。这表明，有更多的人暴露于较高的PM10浓度下，但3区（中国南部）和10区（西藏）除外，这两个地区的浓度最低。9区（西北）、4区（Huang Huai）2区（中国北部）和1区（东北）年平均浓度和人口加权人类接触浓度较高，高于90mu;gm-3。这些地区的人口受到PM10污染的程度更大。
图 5 中国的气候区划图。(a)每个地区的县和(b)该地区的分布图。
图7显示了11个地区4个层次的面积和人口比例（比例1：该地区，比例2：中国）。可以看出，在每个地区，大多数人接触到的是二级PM10浓度，相应地，生活在二级的人的地
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