健康危险度评价方法

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1、随着国民经济发展，加速了城市化的进程，由于城市较多地消耗各种能源，不可避免 地出现大气污染，从而成为城市环境的主要问题。其对居民健康的影响受到关注，各地环 境卫生工作者对此开展了一些调查研究工作。陈秉衡教授近年来结合我国国情对上海市大 气污染的健康影响运用国际上广泛认同的危险度评价方法进行了研究，为各地从事大气污 染健康影响的读者提供借鉴，并在实践中不断丰富，以期使此类研究更加科学、更加规范、 更加可行，从而促进城市建设与保护居民健康协调发展，共同为全面建设小康社会服务。 城市大气污染健康危险度评价的方法 第一讲 绪论 国内外大量研究和报道已证实城市大气污染对居民健康的不良影响。但是如何在一个

2、 城市范围内定量评价大气污染对居民健康的危害，并以此作为政府部门决策的依据，尚无 成熟和规范的方法。20 世纪 50 年代伦敦烟雾事件对严重大气污染事故与居民超死亡关系 的定量认，和嗣后政府决策部门对大气污染采取的一系列控制措施，使伦敦大气质量获得 明显改善，是一个良好的开端。以后，国内外又相继在这方面作了进一步的研究。本次系 列讲座的目的拟介绍国际上近年通用的危险度评价方法，系统阐述城市大气污染健康危险 度评价方法。健康危险度评价（health-based risk assessment） ，又称健康风险评价，是科学 研究和政府决策之间的桥梁。美国国家科学委员会在 20 世纪 80 年代提出

3、了科学研究-危险 度评价-危险度管理之间的相互关系，并在 1994 年作了补充修改和肯定。这一框架已为国 际学者和国际研究机构广泛接受。我们认为，大气污染的健康危险度评价应遵循这一框架 的精神并加以具体化（图 1）.大量的流行病学资料证实，大气污染即使是低浓度的大气污染也和居民的超死亡数相 关。世界卫生组织（WHO）估计，全球每年有 80 万人的死亡和 460 万寿命损失年（lost life years）与城市大气污染相关（WHO2002） 。但是大气污染的这项健康负担在全球各地 区的分布是不均匀的，这项负担主要落在亚洲发展中国家，他们承担了全球大气污染相关 的死亡和寿命损失年 60%。问题

4、在于，由于目前亚洲发展中国家相关研究资料的欠缺和不 足，对亚洲所作的估计在很大程度上采用了北美、西欧的研究结果及暴露/ 剂量-反应关系。 而这些亚洲国家的大气污染类型、污染物特征及浓度，人口学资料和疾病谱，以及社会-经 济因素等均与西方发达国家有所不同。世界银行出版的蓝天碧水 （Blue skies Clean Waters）中曾以国外研究为基础，对我国与大气污染相关的超死亡数作了初步估计。这是 一个重要的尝试和开端，但需要进一步从中国资料出发，作出更为准确和结合我国实情的 判断，并为相关环境和能源决策提供重要依据。进行大气污染的健康危险度评价时，必须搜集和分析以下重要背景材料： 1.城市大气

5、污染的类型和演变 煤是我国的主要燃料，在今后相当长的一段时间里，仍将是我国的主要燃料之一。 2000 年煤占我国燃料总量的 69%，估计到 2010、2020 和 2030 年将分别占 66%、62%和 60%。 因此，我国大部分城市的大气污染为煤烟型污染。随着汽车数量的迅速增加，我国燃油污 染的 比重也随之增加，城市大气污染类型逐渐由燃煤型向燃煤/汽车污染混合型转化。 2.城市发展和产业结构 城市经济的发展必然伴随着能源消耗的增加和大气污染物排放的增加。能源结构的改变 和能源效率的提高、产业结构和工业布局的改变等综合因素的结果可使能源消耗与经济发 展不同步增长。换句话说，城市发展可使大气质量

6、恶化；但如措施得当，可以在发展经济 的同时，保持甚至改善大气质量。例如，上海的人均 GDP 从 1990 年的 720 美元增加到 2000 年的 4180 美元，同期大气 TSP 浓度却从 360g/m3降至 156g/m3。. 3.城市化和人口特征 随着经济的发展，城市化的过程加速，城市人口比例迅速增加，特别是在亚洲几个人口 众多的发展中国家。例如，1975 年亚洲的城市人口占总人口的 25%，农村人口占 75%；2000 年城市人口占 37%；而到 2030 年城市人口将占 53%。我国城市人口在 1952 年 占总人 口 12.5%，1970、1980、1990、1998 年分别为 1

7、7.4%、19.4%、26.4%和 30.4%。城市人口 的增加意味着暴露于城市大气污染人数的增加远高于全国人口的净增长。近年来，我国城 市流动人口的大量增加是大气污染流行病学研究的危险度评价面临的新问题之一。 人口的年龄构成和城市老龄人口比例的迅速增加是重要的城市人口特征之一。2002 年我国 O-4 岁组人口占 24.8%，65 岁以上人口组占 6.9%，估计到 2050 年，“O-4 岁人口将降至 16.3%，而 65 岁以上人口则将增至 22.7%。 4 疾病谱（疾病流行病学的转型） 在新世纪中，亚洲低收入国家正经历着疾病谱死亡谱的流行病学转型。图 2 中 I 型疾病为 传染性疾病；I

8、I 型疾病为慢性非传染性疾病；III 型疾病为意外伤害。图 2 可见，我国主要 的疾病负担为慢性非传染性疾病，其中的心脑血管疾病、呼吸系统疾病（如 COPD）和大 气污染相关。预测到 2020 年，我国的 II 型疾病所占疾病负担仍将有所上升。5.室内空气污染及人体总暴露量估计 这是国内外迄今尚未能很好解决的难题。人群活动模式的确立，个体采样器的测定，主要 大气污染物的相应暴露生物标志物（biomarker of expoure.）的建立将有助于逐步解决这一 难题。应美国 EPA、可再生能源研究所（NREL）的请求，我们和国家环保局、上海市环 保局和上海市环境科学研究院合作，试图在国际上通用并

9、认可的危险度评价的平台上，逐 步发展和完善在一个大城市进行大气污染健康危险度评价的框架（图 3）.。本系列讲座将对该框架中各关键步骤加以阐述，讲座共包括六讲：第一讲：绪论；第二 讲：主要大气污染物的危害认定；第三讲：暴露-反应关系的分析；第四讲：大气污染的暴 露评价；第五讲：大气污染对城市居民健康危害的定量评估；第六讲：大气污染健康危害 的 经济分析和计算机平台的建立。城市大气污染健康危险度评价的方法 第五讲 大气污染对城市居民健康危害的定量评估 近 100 年来，各国学者就大气污染物对人体健康的影响进行了很多研究，对生活和生 产环境中可能遇到的暴露量（暴露浓度和暴露时间）的评估也积累了许多经

10、验。如何把两 者结合起来，定量评估大气污染对人体健康的影响是本讲着重讲述的内容。 流行病学研究将居民大气污染暴露与健康效应终点的变化相关联，是定量评估大气污 染健康危害的基础。目前国内外用于大气污染的环境流行病学研究方法主要包括个体水平 上的队列研究和群体水平上的生态学研究。前者基于个体而不是群体的特点使它更易于控 制各种混杂因素的影响；后者包括地区间比较的生态学研究、现况研究、 、队列研究、病例 对照研究，以及目前广泛使用的时间序列研究和病例交叉研究。其中队列研究和地区间比 较的生态学研究多分析大气污染长期慢性暴露后的健康效应；时间序列研究、病例交叉研 究多研究大气污染短期暴露的健康效应。

11、目前，国内外流行病学研究均已证实，大气污染与居民一系列发病和死亡终点的增加 有关，如呼吸系统症状增加、肺功能降低、医院门急诊和入院人数增加、慢性支气管炎发 病增加、长期或短期死亡率上升等（参见本系列讲座第二讲） 。在这些流行病学研究的基础 上，如何定量给出大气污染的健康危害，对控制大气污染、保护人民群众身体健康具有重 要意义，已成为公共卫生研究的一项重要课题。本讲以国际上近年来通用的危险度评价方 法为基础$ 建立了大气污染健康影响定量评价的方法。 1 材料与方法 1.1 基本方法 采用国际上通用的危险度定量评价方法（包括危害认定、暴露评价、剂量-反应关系、 评价和危险度特性阐述） ，对大气污染

12、物浓度变化对居民健康的不良影响进行定量评估。 1.2 污染物的选择 大气污染物是由诸多污染物组成的复杂混合物 2000 年 6 月 1 日以前，我国环保部门常 规监测的大气污染物包括总悬浮颗粒物(TSP)二氧化硫和氮氧化物;该日期以后,可吸入颗粒物和二氧化氮已分别替代了和总悬浮颗粒物和氮氧化物作为大气指示性污染物。 由于上述大气污染物存在共同的污染源（如煤炭燃烧） ，因此，各污染物浓度之间存在 显著的相关性（共线性） 。这种共线性的存在，使得目前的流行病学研究尚不能把大气污染 相关的健康效应特异地归因于某种污染物。因此，机械地把不同大气污染物计算所得的健 康效应相加会引起“重复计算” 、过高估

13、计大气污染健康效应的问题。目前公认，在各种大 气污染物之中，颗粒物（包括 TSP、PM10 以及细颗粒物 PM2.5）与人群健康效应各终点 的流行病学联系最为密切,再结合资料的可得性,我们推荐采用目前国内广泛监测的作为 PM10 指示性污染物。 、来估算大气污染的健康效应，这也与世卫生组织和欧盟进行大气污染健康 危险度评价的选择一致。当然，各城市也可根据具体情况选择待评价的污染物。如使用高 硫煤的城市，可选择 SO2 作为指示性污染物。 1.3 健康效应终点的选择 大气污染相关的健康效应包括从亚临床症状、发病到死亡的一系列终点变化。我们推荐 根据下列标准选择评价的健康终点：（1）优先选用我国国

14、内已经报道的与大气污染相关的 健康效应终点。对某些中文文献未见报道、而又公认与大气污染相关的健康效应，如大气 污染长期暴露对人群死亡率的影响，可选用公认的国外研究资料；（2）各健康终点与大气 污染的关系是以定量的暴露-反应关系（如斜率、相对危险度等）表达，而不是仅仅进行定 性描述；（3）部分亚临床症状、如肺功能、免疫功能的改变，由于目前难以评价这种变化 对人体健康的长期影响，且难以进行相应的经济分析，故不推荐进入评价范围；（4）选择 的健康效应终点，其基线资料（死亡率、发病率）要求在国内可以获得。比如活动受限日 （restrained activity days,RADs.)是国外进行大气污染

15、健康影响评价经常选用的终点,但由于 国内缺乏该终点的基线资料,故不推荐进入本类评价。 1.4 定量评价方法 相对于人群来说，疾病或死亡的发生都是小概率事件，符合统计学上的泊松分布。因 此，目前大气污染的流行病学研究多基于泊松回归的比例危险模型（图 1）;在此模型下“ 我们假定某一大气污染物浓度下的人群健康效应值为：式中 暴露-反应关系系数; C 污染物的实际浓度；C0污染物的参考浓度；E污染 物的实际浓度下的人群健康效应；E0 污染物的参考浓度下的人群健康效应； 可见，归因于该大气污染物的健康效应即为 E 和 E0的差值； 同时，大气污染与人群健康终点的联系从统计学角度来说多为“弱相关” ，即

16、 值一 般较小；在此条件下，如果 C 与 C0 的差值不很大，我们可以假定图 1 的曲线关系为直线 关系-（图 2 ） ，从而简化我们的运算。直线关系下的计算公式为：同样，我们在知道了 E、C、C0后“ 就可以求出 E0进而得出 E 和 E0的差值。我们在此计算过程中，由于一系列的中间变量，如人群暴露水平、暴露-反应关系系数、人群疾 病发生频率等等，均服从于一定的统计分布而非固定点值，因此，推荐采用抽样模拟的方 式来进行计算和不确定性分析，得出最终结果的统计分布及其 95%可信限。 1.5 暴露-反应关系的选择 暴露-反应关系分析把大气质量的变化和人群健康效应终点的变化相关联，是定量评价 大气污染健康危害的关键之一。在确定各项大气污染相关健康结局暴露-反应关系的基础上， 结合暴露评价，就可以定量估计大气污染对居民健康危害。目前，应用于大气污染健康危 险度评价的暴露-反应关系，主要来源于人群流行病学研究，而非志愿者暴露实验和动物毒 理学实验。 研究大气污染暴露-反应关系的流行病学设计 就大气污染对人群健康效应终点的作用来看，可分为急性和慢性作用两种。