典型城市公眾感受與空氣污染指數(shù)的相關(guān)關(guān)系

段菁春，薛志鋼，柴發(fā)合，曾燕君，徐 鋒，吳愛(ài)冬，胡晏玲

1.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院，北京 100012

2.廣州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，廣東 廣州 510030

3.烏魯木齊市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，新疆 烏魯木齊 830000

典型城市公眾感受與空氣污染指數(shù)的相關(guān)關(guān)系

段菁春1，薛志鋼1，柴發(fā)合1，曾燕君2，徐 鋒3，吳愛(ài)冬2，胡晏玲3

1.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院，北京 100012

2.廣州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，廣東 廣州 510030

3.烏魯木齊市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，新疆 烏魯木齊 830000

針對(duì)現(xiàn)行空氣污染指數(shù)與實(shí)際人體感受可能存在較大差距的問(wèn)題，分別在廣州和烏魯木齊進(jìn)行了為期一年的問(wèn)卷調(diào)查.結(jié)果表明:公眾主觀環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)(PSI)為良和輕微污染對(duì)應(yīng)的API分別為43和99(廣州)，75和179(烏魯木齊)，但較弱的相關(guān)關(guān)系表明，現(xiàn)行包含3項(xiàng)污染物指標(biāo)的API尚不能完全體現(xiàn)公眾的主觀感受;公眾健康綜合感受(PHI)惡化對(duì)應(yīng)的API區(qū)間廣州約為API＞60，烏魯木齊則為API＞100;廣州PSI的主要影響因素是PHI和能見(jiàn)度，而在烏魯木齊則為ρ(SO2)，ρ(NO2)，ρ(PM10)和PHI;建議將能見(jiàn)度，O3和PM2.5納入API或環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià).

空氣污染指數(shù);公眾感受;灰霾;PM2.5;能見(jiàn)度

Abstract:In order to investigate the possible differences between existing API and actual public sentiment，a questionnaire was designed to measure the subjective public health sentiment and objective public health condition for a period of one year in Guangzhou and Urumqi.The results from the public subjective index(PSI)suggest that good and slightly polluted ambient air quality correspond to API values of 43 and 99 in Guangzhou，and 75 and 179 in Urumqi，respectively.The weak correlation between PSI and API indicates that the API implemented now in China，including only three pollutants，cannot adequately represent subjective public sentiment.The negative effects on comprehensive public health index(PHI)were found to occur when the API was higher than about 60 in Guangzhou and 100 in Urumqi.The main factors affecting PSI are PHI and visibility in Guangzhou，and mass concentrations of SO2，NO2and PM10and PHI in Urumqi.It is suggested to bring visibility and O3and PM2.5into API and ambient air quality evaluation.

Keywords:air pollution index;public sentiment;haze;PM2.5;visibility

空氣污染指數(shù)(Air Pollution Index，API)是一種反映和評(píng)價(jià)空氣質(zhì)量的方法，將常規(guī)監(jiān)測(cè)的幾種空氣污染物的濃度簡(jiǎn)化成為單一的概念性數(shù)值形式，并分級(jí)表征空氣質(zhì)量狀況與空氣污染的程度，其結(jié)果簡(jiǎn)明直觀，使用方便，適用于表示城市的短期空氣質(zhì)量狀況和變化趨勢(shì)，有利于普通公眾了解空氣環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)劣.同時(shí)，API也存在僅體現(xiàn)主要污染物污染程度，但不能體現(xiàn)多種污染物同時(shí)超標(biāo)的缺點(diǎn)［1］.

國(guó)際上很多國(guó)家都開(kāi)展了空氣質(zhì)量報(bào)告工作.美國(guó)用空氣質(zhì)量指數(shù)(Air Quality Index，AQI)，共包括O3，顆粒物，CO，SO2和NO25種污染物.而我國(guó)將API(0～500)分為優(yōu)、良、輕微污染、輕度污染、中度污染、中度重污染和重污染等級(jí)別，僅涉及SO2，NO2和 PM103種污染物，并且僅有API對(duì)人體健康的總體影響，并未區(qū)分不同污染物的健康影響.近年來(lái)，隨著二次污染物 O3和細(xì)粒子(PM2.5)污染加劇，大氣能見(jiàn)度不斷降低，傳統(tǒng)的空氣污染指數(shù)預(yù)報(bào)與實(shí)際人體感受存在較大差距［2］.

國(guó)內(nèi)外已有許多針對(duì)API改進(jìn)的研究［3-5］，但針對(duì)我國(guó)現(xiàn)有的空氣污染指數(shù)與實(shí)際人體感受可能存在較大差距的問(wèn)題研究有限，筆者以廣州和烏魯木齊為典型城市，針對(duì)市民的主觀健康感受及客觀健康狀況進(jìn)行為期1年的問(wèn)卷調(diào)查，以期為建立能客觀、準(zhǔn)確反映污染狀況的空氣污染指數(shù)指標(biāo)體系和計(jì)算方法提供科學(xué)依據(jù).

1 研究方法

1.1 調(diào)查問(wèn)卷設(shè)計(jì)

調(diào)查問(wèn)卷包括基本信息表和每日調(diào)查表.基本信息表用于被調(diào)查對(duì)象的篩選，方便被調(diào)查對(duì)象對(duì)比每日調(diào)查中身體感受和環(huán)境感受等與調(diào)查前的改善或惡化傾向.每日調(diào)查表包含被調(diào)查對(duì)象的日常活動(dòng)、身體感受、環(huán)境感受和身體狀況四大項(xiàng).其中日常活動(dòng)包括飲酒量、吸煙量、戶外活動(dòng)及運(yùn)動(dòng)量;身體感受包括呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)及眼部感受;環(huán)境感受包括空氣質(zhì)量狀況對(duì)被調(diào)查對(duì)象心情和出行等影響的主觀感受;身體狀況包括被調(diào)查對(duì)象生病就醫(yī)及費(fèi)用情況.調(diào)查周期為365 d，廣州為2009年4月19日—2010年4月18日，烏魯木齊為2009年5月19日—2010年5月18日.

1.2 調(diào)查對(duì)象選取

首先選取200名志愿人群發(fā)放調(diào)查問(wèn)卷——基本信息表，了解志愿者健康狀況、病史和職業(yè)等信息.然后從中選取50名志愿人員作為被調(diào)查對(duì)象.被調(diào)查對(duì)象的挑選原則包括:男女人數(shù)大體相當(dāng)、少量有哮喘及哮喘病史者、少量高血壓患者、年齡分布均勻、剔除可能的職業(yè)病患者、生活規(guī)律、居住區(qū)域分布合理、對(duì)環(huán)境保護(hù)有參與積極性.

1.3 調(diào)查質(zhì)量保證與控制

調(diào)查開(kāi)始前召集所有調(diào)研對(duì)象進(jìn)行短期培訓(xùn)，使每個(gè)對(duì)象清楚了解填表方法及每一選項(xiàng)的意義.與被調(diào)研對(duì)象進(jìn)行溝通，如發(fā)現(xiàn)選項(xiàng)有歧義，及時(shí)進(jìn)行完善.調(diào)查工作采用小組成員負(fù)責(zé)制的形式，每人負(fù)責(zé)一定數(shù)量的被調(diào)查對(duì)象.小組成員對(duì)被調(diào)查對(duì)象進(jìn)行填表輔導(dǎo)，并督促提醒回收表格.

問(wèn)卷收集采用郵寄和電子信件2種形式.采用郵寄方式的每月發(fā)放當(dāng)月的問(wèn)卷給調(diào)查對(duì)象.問(wèn)卷應(yīng)直接裝入信封中，并采用已付費(fèi)方式，方便調(diào)查對(duì)象郵寄.問(wèn)卷要求被調(diào)查人在24 h內(nèi)寄出，以保證填寫(xiě)質(zhì)量.收集的表格及時(shí)進(jìn)行整理，并進(jìn)行初步分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題并予以解決.

1.4 城市選取及數(shù)據(jù)收集

以廣州和烏魯木齊為典型城市，其中廣州代表灰霾高發(fā)及高濕度南方地區(qū)城市［6-9］，烏魯木齊則代表煤煙型高污染的北方城市［10-11］.共收集問(wèn)卷36 500份，同時(shí)通過(guò)2個(gè)城市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站收集問(wèn)卷調(diào)查期間的ρ(O3)，ρ(PM10)，ρ(PM2.5)，ρ(CO)，ρ(SO2)和ρ(NO2)，并自行在相關(guān)站點(diǎn)監(jiān)測(cè)能見(jiàn)度.

2 結(jié)果與討論

2.1 公眾主觀環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)與API的相關(guān)關(guān)系

公眾主觀環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)(Public Subjective Index，PSI)是將問(wèn)卷中“您認(rèn)為今天是否為污染天氣?”的調(diào)查結(jié)果按優(yōu)、良、輕微污染和嚴(yán)重污染分別賦值1，2，3和4，再取平均值得到.圖1反映了廣州和烏魯木齊PSI與現(xiàn)行API的相關(guān)關(guān)系.由圖1可知，現(xiàn)行API與PSI呈一定正相關(guān).

根據(jù)二者相關(guān)的線性方程，在廣州PSI為良(評(píng)價(jià)值取2)和輕微污染(評(píng)價(jià)值為3)時(shí)對(duì)應(yīng)的API分別為43和99，而在烏魯木齊則分別為75和179.這表明在廣州公眾對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量的評(píng)價(jià)要求較API高，而在烏魯木齊公眾對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量的評(píng)價(jià)要求低于API.

廣州PSI與API的R2=0.201 5，呈中等偏弱的相關(guān)關(guān)系，表明影響公眾主觀環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)的因素可能較多，包括:①現(xiàn)行API未體現(xiàn)公眾關(guān)心的灰霾(能見(jiàn)度)問(wèn)題;② 公眾評(píng)價(jià)主要基于日間感受，而API則反映的是前一日午時(shí)到當(dāng)日午時(shí)的污染狀況，二者存在時(shí)間偏差;③ 尚有影響公眾評(píng)價(jià)的其他因子未計(jì)入API(如 PM2.5和 O3等);④全年廣州多數(shù)時(shí)間API為0～100，公眾敏感性不足也可能是造成相關(guān)性下降的原因之一.在烏魯木齊，雖然PSI與API的R2=0.472 8，呈較強(qiáng)相關(guān)關(guān)系，但在API高值區(qū)間偏離線性趨勢(shì)，可能的原因包括:① 公眾對(duì)高污染事件認(rèn)識(shí)不足，敏感性下降;②API反映的時(shí)間區(qū)間與公眾感受的評(píng)價(jià)區(qū)間不一致.

圖1 PSI與API的相關(guān)關(guān)系Fig.1 Correlation between PSI and API

2.2 公眾健康綜合指數(shù)與API的相關(guān)關(guān)系

公眾健康綜合指數(shù)(Public Health Index，PHI)是指在當(dāng)日環(huán)境空氣質(zhì)量條件下，公眾發(fā)生鼻、咽喉、肺及氣管、心血管系統(tǒng)、眼睛感受發(fā)生惡化或改善情況的反映，問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果按大幅改善、改善、基本一致、惡化和嚴(yán)重惡化分級(jí)，并分別賦值1，2，3，4和5，取各城市每日50份問(wèn)卷的平均值，其中PHI＜3為改善，PHI＞3為惡化.

PHI可能與環(huán)境空氣質(zhì)量有關(guān)［12-13］，此外，也可能與流行病如感冒等集中暴發(fā)，氣象條件如高溫和寒潮的突然發(fā)生有關(guān)，同時(shí)，環(huán)境空氣質(zhì)量對(duì)公眾健康的影響也可能存在一定的時(shí)滯性［14］.因此該研究中PHI與API并不存在明顯線性相關(guān)關(guān)系.盡管如此，采用7 d移動(dòng)平均值消除API與PHI反映的時(shí)間區(qū)間不一致及減小曲線波動(dòng)后，從圖2仍可以看出，不論在廣州還是烏魯木齊，PHI惡化均出現(xiàn)在11月—翌年3月的高污染時(shí)段.從圖2還可以看出，在廣州，PHI惡化大約對(duì)應(yīng)于API＞60，而在烏魯木齊則對(duì)應(yīng)于API＞100.中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站2001年發(fā)布的《城市空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)技術(shù)規(guī)定(暫行)》［15］指出，API在100以下可正?；顒?dòng)，100～200長(zhǎng)期接觸，易感人群出現(xiàn)癥狀，大于200則健康人群出現(xiàn)癥狀.這與烏魯木齊市PHI所反映的健康影響較一致，但在廣州，API＜100時(shí)仍可能對(duì)公眾產(chǎn)生健康影響.

2.3 公眾主觀環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)(PSI)影響因素

PSI可能與多種影響因素有關(guān)，表1列出了PSI與影響因素的相關(guān)系數(shù).從表1可知，在廣州影響PSI的主要影響因素按相關(guān)系數(shù)大小分別為PHI，能見(jiàn)度，ρ(PM10)，ρ(NO2)和ρ(SO2).PHI雖然與大氣環(huán)境質(zhì)量有一定關(guān)系，但可能更多地受流行病如感冒等集中暴發(fā)，氣象條件如高溫和寒潮的突然發(fā)生的影響.能見(jiàn)度下降是灰霾的主要表現(xiàn)形式之一，該研究中廣州能見(jiàn)度與PSI較好的線性關(guān)系表明能見(jiàn)度下降也是近年來(lái)珠江三角洲地區(qū)公眾感受與API不一致的主要原因之一.在廣州公眾對(duì)直接的污染物濃度并不敏感，這與廣州主要污染物質(zhì)量濃度相對(duì)較低以及污染物監(jiān)測(cè)的時(shí)間區(qū)間與公眾感受的評(píng)價(jià)區(qū)間不一致有關(guān).

PSI與各相關(guān)因素的相關(guān)系數(shù)在2個(gè)城市有較大差別.在烏魯木齊，PSI的主要影響因素按相關(guān)系數(shù)大小排序分別為ρ(SO2)，ρ(NO2)，ρ(PM10)和PHI.這表明，烏魯木齊公眾對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量的判斷主要基于直接的煤煙型污染物，PHI也會(huì)對(duì)判斷產(chǎn)生一定的影響.

O3是對(duì)人體健康產(chǎn)生危害的重要污染物之一.但從表1可知，PSI在廣州與最大小時(shí)ρ(O3)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，而在烏魯木齊則沒(méi)有明顯相關(guān)關(guān)系，表明公眾無(wú)法對(duì)O3污染作出正確判斷.

圖2 PH I與API的關(guān)系Fig.2 Relationship between PHI and API

表1 PSI與影響因素的相關(guān)關(guān)系Table 1 Correlation between PSI and related factors

2.4 公眾感受與API的關(guān)系存在地域差別的原因

PSI和PHI與API的關(guān)系及PSI的影響因素在廣州和烏魯木齊均存在明顯差異.原因可能有兩方面:①?gòu)V州和烏魯木齊PHI均是PSI的主要影響因素之一.由于大氣細(xì)粒子更容易進(jìn)入人體肺部深處，故 PM2.5對(duì)人體健康的危害遠(yuǎn)高于PM10.監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，研究期間廣州ρ(PM2.5)占ρ(PM10)的比例平均為68%，而據(jù)報(bào)道，烏魯木齊ρ(PM2.5)占ρ(PM10)的比例約為55%［16］.這也就是說(shuō)當(dāng)顆粒物為首要污染物時(shí)，API相同下，廣州的大氣污染對(duì)人體的危害高于烏魯木齊，從而導(dǎo)致廣州的PHI較烏魯木齊對(duì)API更敏感，進(jìn)而影響PSI.②廣州能見(jiàn)度是影響PSI的重要因素之一.由于相對(duì)濕度增加會(huì)強(qiáng)化顆粒物的消光作用［17-18］，廣州常年的高濕環(huán)境是大氣能見(jiàn)度降低的主要原因［19-20］.這也就是說(shuō)當(dāng)顆粒物為首要污染物時(shí)，相同API下，廣州的能見(jiàn)度明顯低于烏魯木齊，導(dǎo)致廣州市民對(duì)API更敏感.圖3為研究期間廣州市不同相對(duì)濕度條件下能見(jiàn)度與API的關(guān)系，從圖3可知，相同API條件下，高相對(duì)濕度會(huì)明顯降低能見(jiàn)度.

圖3 不同相對(duì)濕度條件下能見(jiàn)度與API的關(guān)系Fig.3 Relationship between visibility and API under different relative humidity

2.5API評(píng)價(jià)方法修訂建議

a.公眾評(píng)價(jià)主要基于日間感受，但現(xiàn)行API反映的是前一日午時(shí)到當(dāng)日午時(shí)的污染狀況，因此，宜將API計(jì)算的時(shí)間區(qū)間調(diào)整為當(dāng)日00:00—23:00，以能與公眾感受一致.

b.近年來(lái)灰霾導(dǎo)致我國(guó)東部主要城市群能見(jiàn)度大幅下降，引起媒體及公眾的普遍關(guān)注.但現(xiàn)有指標(biāo)不能完全反映能見(jiàn)度變化，特別是在高相對(duì)濕度的情況下，因此在空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)中，應(yīng)增加體現(xiàn)能見(jiàn)度和灰霾的指標(biāo).

c.近年來(lái)近地面O3污染在我國(guó)主要城市日漸突出，盡管公眾對(duì) O3不能準(zhǔn)確感受，但考慮其對(duì)人體健康的重要影響應(yīng)將其納入API.

d.開(kāi)展 PM2.5環(huán)境基準(zhǔn)研究，確定閾值，盡快制定PM2.5的環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并將其納入API中，以準(zhǔn)確反映大氣細(xì)粒子對(duì)人體健康的影響.

3 結(jié)論

a.PSI為良和輕微污染對(duì)應(yīng)于現(xiàn)行API分別為43和99(廣州)，75和179(烏魯木齊).這表明在廣州公眾對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量的評(píng)價(jià)要求較現(xiàn)行API高，而烏魯木齊公眾對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量的評(píng)價(jià)要求低于現(xiàn)行API.

b.廣州健康綜合感受為惡化的區(qū)間約為API＞60，而在烏魯木齊則為API＞100的區(qū)間.這表明現(xiàn)行API雖然尚能反映大氣污染對(duì)人體健康的影響，但存在明顯地域差別.

c.在廣州影響PSI的主要影響因素按相關(guān)系數(shù)大小分別為PHI，能見(jiàn)度，ρ(PM10)和ρ(NO2);在烏魯木齊影響PSI的主要影響因素按相關(guān)系數(shù)大小分別為ρ(SO2)，ρ(NO2)和ρ(PM10)和PHI.

d.公眾感受與API的關(guān)系存在地域差別的原因可能是顆粒物中細(xì)粒子(PM2.5)占 PM10比例不同，以及不同相對(duì)濕度下能見(jiàn)度差別較大所致.

e.建議對(duì)現(xiàn)有的API評(píng)價(jià)方法進(jìn)行修訂，新的API應(yīng)將計(jì)算的時(shí)間區(qū)間調(diào)整為當(dāng)日00:00—23:00，同時(shí)將O3和PM2.5納入API，增加反映能見(jiàn)度的指標(biāo).

致謝:廣州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站和烏魯木齊市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站協(xié)助項(xiàng)目組針對(duì)市民的主觀健康感受及客觀健康狀況開(kāi)展了為期1年的問(wèn)卷調(diào)查，2個(gè)城市的100名志愿者積極配合該研究的調(diào)查工作，在此表示感謝!感謝中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院劉妍在數(shù)據(jù)收集與處理方面的支持!

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Corre lation between Pub lic Sentim ent and Air Po llution Index in Two Typica l Cities in China

DUAN Jing-chun1，XUE Zhi-gang1，CHAI Fa-he1，ZENG Yan-jun2，XU feng3，WU Ai-dong2，HU Yan-ling3

1.Chinese Research Academy of Environmental Sciences，Bejing 100012，China
2.Guangzhou Environmental Monitoring Center，Guangzhou 510030，China
3.Urumqi Environmental Monitoring Center，Urumqi 830000，China

X51

A

1001-6929(2011)02-0133-06

2010-07-14

2010-09-01

國(guó)家環(huán)保公益性行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)(200709005);中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)專(zhuān)項(xiàng)(2007KYYW 07)

段菁春(1974-)，男，山西太原人，副研究員，博士，主要從 事 大 氣 污 染 控 制 及 管 理 研 究，duanjc@craes.org.cn.