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六成中国城市空气质量达标,但标准本身 “达标” 了吗?

西藏定日县加乌拉山口,是进入珠穆朗玛峰国家自然保护区后前往珠峰大本营必经的一个垭口,海拔5210米,在此可以眺望5座8000米级雪峰,远处中心偏左为珠峰。摄于2022年5月13日。该地细颗粒物浓度极低,能见度高。| 图源:朱彤

 

编者按

5月26日,生态环境部发布《2021中国生态环境状况公报》。《公报》显示,2021年污染物排放持续下降,生态环境质量明显改善,其中,大气环境方面,64.3%的地级及以上城市环境空气质量达标。

此前的4月,世界卫生组织(WHO)更新了空气质量数据库,并对标2021版全球空气质量指导值(Air Quality Guidelines, AQG)对全球各个城市空气质量的达标情况逐一盘点,监测数据表明,全球99%的城市都超过了WHO指导值。

“达标” 与 “超标” 其实只是一个相对结果,因为标准在不同的背景下有所差异,对比之下会有完全不同的参考意义。以细颗粒物(PM2.5)为例,中国细颗粒物年均浓度标准限值为35 μg/m3,是WHO的第一阶段过渡目标,这一标准是欧盟标准的1.4倍,日韩的2.3倍,新加坡、美国的2.9倍,新版指导目标的7倍。

《知识分子》邀请环境健康与环境政策研究领域学者,解读指导值为何更新及其对于我国空气质量管理的参考价值。

 

撰文 | 朱彤  万薇  刘俊  薛涛  宫继成  张世秋

责编 | 冯灏

 

自2013年《大气污染防治行动计划》实施以来,中国整体空气质量持续改善。2021年,全国339个地级以上城市中,218个城市环境空气质量达标,也即六项主要污染物——细颗粒物(PM2.5)、可吸入颗粒物(PM10) 、臭氧(O3)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)和一氧化碳(CO)年平均浓度均达到国家二级标准 [1]。

图1 2021年339个城市六项污染物各级别城市比例 | 数据来源:生态环境部《2021中国生态环境状况公报》

 

这里的标准指的是生态环境部发布的《环境空气质量标准》(GB3095-2012)[2],该标准首次发布于1982年,至今经过三次修订,最新版本在2012年更新。

图2 环境空气污染物基本项目及浓度限值标准 | 数据来源:环境空气质量标准GB 3095—2012
 

从 “普遍超标” 到 “六成达标”,中国城市的空气质量肉眼可见大幅改善,也涌现了一批领跑城市,深圳是其中的一个典型。早在2017年,深圳就已经不满足于实现国标,提出 “到2020年,全市PM2.5低于25 μg/m3,达到欧盟标准”。2020年,深圳宣布已经可以稳定达到欧盟标准,全年PM2.5浓度为19 μg/m3,而这一纪录在2021年又再次被刷新,降至18 μg/m3。

 

然而,欧盟空气质量标准也并不能完全保障公众健康。由于细颗粒物对健康的影响不存在安全阈值,即使在很低的浓度水平,仍然会存在健康损害。研究指出,欧盟许多城市颗粒物浓度确实符合本地标准,甚至低于10 μg/m3,但颗粒物暴露仍会造成平均预期寿命比无污染情况下少1年左右 [3]。

 

那么,到底什么才是能充分保护健康的空气质量标准呢?世卫组织时隔16年,更新了涵盖多项空气污染物的全球空气质量指导值(Air Quality Guidelines, AQG)和服务于不同管理需求的过渡期目标(Interim Targets, ITs)。
 

值得注意的是,指导值是完全依据科学研究获得的结果,不具有法律约束力,部分国家在制定标准时会结合考虑本国社会、经济、技术状况等多方面的因素,形成具有法规约束力的“国标”,一些地区和城市也会有地方标准。但WHO指导值是各国决策者指导立法、政策和规划非常重要的科学参考。
 

首先,大幅加严了细颗粒物(PM2.5)的指导值——日均指导值从25 μg/m3降低至15 μg/m3,年均值从10 μg/m3降低至5 μg/m3,是此次指导值修订最重要的变化。

 

此前臭氧的健康影响研究证据主要是短期,所以指标取值时间是日峰值的8小时,大量研究 [4,5] 证实长期臭氧浓度(特别是高峰季)会增加总死亡率、呼吸道死亡率,因此增设了臭氧浓度高峰季平均值,要求不超过60 μg/m3。基于二氧化氮长期暴露的风险证据 [6,7],将二氧化氮的年均指导值从40 μg/m3变更为10 μg/m3。并首次针对黑碳(black carbon, BC)、超细颗粒物(ultra-fine particles, UFP)和源于沙尘暴的颗粒物(sand and dust storm, SDS)提供了定性说明,提示这些空气污染物的潜在健康危害。
图3 全球空气质量指导值(Air Quality Guidelines, AQG)的调整 | 数据来源:世界卫生组织

ᵃ 99th百分位(比如,每年3–4 天超标) 

ᵇ 年最大6个月MDA8滑动平均值(MDA8为日最大8 小时臭氧浓度滑动均值)

为什么细颗粒物指导值大幅加严?

 

空气质量指导值的上一版本更新在2005年。2005年至今,科学家对空气污染如何影响人类健康有了更多认识,特别是在真实世界中观察到越来越多空气污染的致病证据。整体上,可以概括为科学证据更加充分、方法数据更为精细、健康保护需求更为紧迫。

 

首先,空气污染与健康危害的流行病学证据 “自然” 积累,更多研究表明空气污染与健康危害存在因果联系或潜在的因果联系。

 

国际合作的大规模人群研究 [8],使多种空气污染物浓度概率分布的量化更为精准。近年来,各国政府对大规模人群研究的资金投入都在增加,新建立的人群队列规模也越来越大,如今,样本量在20万以上规模的人群队列已不罕见。


 

我国科学家针对空气污染的健康效应开展了多个具有标志意义的队列和时间序列研究,例如中国男队列研究、中国272城市死亡监测研究、中国动脉粥样硬化性心血管疾病风险预测研究等。欧美高收入国家的部分地区细颗粒物浓度已经达到甚至低于2005版指导值,相应累积了低浓度空气污染健康效应的研究。例如,欧洲空气污染低浓度效应研究 [9]、美国医保队列 [10] 研究,这些结果也被WHO采纳作为关键证据。


 

其次,环境健康研究方法的创新和数据集成能力也在提升。有别于传统的队列数据,健康大数据在环境流行病学中的应用也极大提高了空气污染暴露反应关系的人群代表性,这些数据包括基于医保数据 [11] 或者临床/疾病登记数据 [12] 构建的 “新型” 队列研究、基于人口普查数据开展的 “全” 人群研究等 [13]。

 

最后,全球保护公共健康的需求发生了新变化。近年来,在老龄化、世界经济两极化、气候变化等发展趋势的影响下,保护人类健康面临更为艰巨的挑战。发达国家和部分发展中国家的人口急剧老龄化、疾病谱变化导致慢性非传染疾病在总疾病负担中占据更大比例,而空气污染是诱发呼吸和循环系统慢性疾病的重要诱因 [14]。

 

研究显示,2012~2017年间,我国人口老龄化导致颗粒物相关死亡人数增加了34万 [15],大幅抵消了因空气质量改善带来死亡人数减少41万的保护效益 [16]。欠发达国家由于其落后的医疗水平和经济发展的需求,空气污染情况仍在恶化、相关疾病负担日趋沉重,尤其是空气污染引致的早产 [17]、儿童健康风险增加 [18],进一步加剧了全球发展和健康负担的不平等。
 

同时,全球气候变化是当代人类社会面临的最重要威胁之一,如何缓解气候危机是全人类需要解决的重大问题。空气污染与温室气体同源,部分空气污染物的减排能够同时保护人类健康和缓解气候变暖,因而制定更为严格的指导值有助于各国通过提高空气质量治理目标,促进相关温室气体的减排。

 

全球面临 “达标” 挑战

 

据美国健康效应研究所(HEI)的评估结果,目前全球尚未有任何一个国家能够全面达到新版指导的要求。以细颗粒物为例,2019年全球细颗粒物暴露浓度最低的五个国家分别为芬兰(5.57 μg/m3)、瑞典(5.65 μg/m3)、冰岛(5.70 μg/m3)、爱沙尼亚(5.89 μg/m3)、新西兰(6.05 μg/m3),即便是这些最 “清洁” 的国家,其细颗粒物浓度年均值均高于新版指导值给出的5 μg/m3。


今年4月,WHO更新了空气质量数据库,对标新版指导对全球117个国家的6000多个城市监测的空气质量数据进行了盘点 [19],全球几乎全部人口(99%)都未 “达标”,中低收入国家、老年人、儿童和孕妇等敏感人群疾病负担更重。

 

我国更是如此。根据5月公布的《2021中国生态环境状况公报》,2021年,339个地级以上城市细颗粒物整体年均浓度为30 μg/m3 [20],远高于2005年的指导值,距离新指导值更是远了一步。

 

研究 [21]还发现,以2020年为基准年,如果年均细颗粒物浓度达到新指导指可以避免121.5万人的早逝,占全部细颗粒物长期暴露相关死亡人数的96%。相比2005版指导值,达到新指导值可以额外避免每年22.3万相关早逝。
 

值得注意的是,由于中国有很多城市已经达到了35 μg/m3的细颗粒物国家标准,在这个时候 “提标” 带来的边际效益是最大的,尽快修订标准并设定更严格的空气质量管理目标,将有助于实现健康保护效益的最大化。

图4 提高空气质量指导标准所能带来的健康效益 | 作者制图
 

从全球指导到本地标准,仍待解决的科学问题

 

WHO提出的指导值和过渡期四项目标是各国制定空气质量标准的重要参考,包括中国在内的很多国家都在参考在指导值或过渡期目标的基础上,结合本国的社会经济发展水平、污染特征和空气质量管理能力等制定了各国的 “国标”。
 

需要注意的是,各国现行空气质量标准普遍比2005版指导值宽松,以细颗粒物年均值为例,仅有澳大利亚、加拿大标准更严,而中国的标准值则是2005版指导值的3.5倍,很显然,2021新版值将进一步拉开这一差距。

图5 部分国家和地区细颗粒物浓度空气质量标准,绿色和蓝色分别展示世界卫生组织2021版全球空气质量指导值(AQG)和过渡期四阶段目标(IT),欧盟采用统一的空气质量标准,在图中视为一个地理单元 | 作者制图

 

伴随中国2013年以来的空气质量持续改善,现行标准对于大部分已达标城市不再具有强有力的引领和驱动作用。以北京为例,2021年细颗粒物年均浓度值为33 μg/m3 [22],而北京市政府4月发布的《污染防治指导意见》,称防治目标是到2025年,细颗粒物达到35 μg/m3左右 [23],更多是对现状的认可和保持。

 

是否要启动新一轮空气质量标准的修订已经提上研究议程,是我国 “十四五” 大气污染防治及其科学支撑的重要关注点。如何缩小现实可行的环境质量标准与新版指导值之间的差距,基于健康保护修订我国的空气质量标准,需要更深入的科学研究与决策权衡。

 

首先,指导值的 “科学性” 是相对的。

 

新版指导值首次明确关切黑碳、超细颗粒物和源于沙尘暴的颗粒物等大气颗粒物组分的健康风险,指出这些特定组分可能解释大气颗粒混合物危害健康的致病机制。针对这些组分单独制定指导值似乎更为 “科学”。然而,无论是全球的空气污染常规监测和现存的流行病学证据都不支持单独推出这些组分的指导值。
 

换言之,当前关于细颗粒物混合物的指导值也并不适合用于管理和评估某一单独成分或者单一来源的细颗粒物污染。

 

未来指导值或者某一特定地区的环境质量基准是否会纳入新的指标取代细颗粒物(正如细颗粒物和可吸入颗粒物取代了总悬浮颗粒物成为大气颗粒物的环境指标),以及细颗粒物现行指导值是否会进一步调整仍是十分值得探讨的科学问题。

 

WHO也在修订说明中提出未来研究需求,需要对空气污染的健康影响机制进一步研究,纳入更广泛的健康终点,改进研究方法,包括暴露评估、研究设计(因果推断)、证据综合等,使得 “科学性” 进一步提升。此外,WHO也强调了开展政策相关健康影响评估的重要性,例如通过问责研究评估干预政策有效性。

 

其次,需要进一步开展适用于中国人群的本地研究。
 

相较于直接参考WHO的指导值制定国家和地方标准,更有必要参照修订所采用的科学方法,开展适用于中国人群的相关研究,支撑本地化的环境空气质量标准的修订。

 

关于环境健康方面的基础研究,我们认为如下议题尤为重要:
 

1 中国城乡人群的空大气污染暴露来源、暴露特征及相应健康风险定量评估;

2 特定易感人群的大气污染暴露反应关系;

3 多种大气成分同时暴露的健康风险评估方法学研究及应用于我国的实证分析;

4 黑碳、超细颗粒物、近地面臭氧等污染物的短期和长期暴露的健康影响;

5 易感与脆弱人群的大气污染暴露危害的干预和预防措施。

 

未来,中国需要基于本地化研究,为决策目标以及我国质量标准的修订提供必要的科学研究证据支持,特别是能代表中国人群特征的科学依据,并据此评估新指导值在中国人群的适用性。
 

包括但不限于探讨如下问题:

 

1 我国是否应效仿WHO制定暖季臭氧标准;

2 鉴于我国二氧化硫仍高于WHO的第一阶段过渡目标,是否应该加严相关空气质量标准;

3 现阶段是否有必要对标严苛的细颗粒物年均浓度指导值5 μg/m3。

 

作者简介 

朱彤 北京大学环境科学与工程学院 教授

万薇 亚洲清洁空气中心 项目主任

刘俊 北京科技大学能源与环境工程学院 副教授

薛涛 北京大学公共卫生学院 副研究员

宫继成 北京大学环境科学与工程学院 研究员

张世秋 北京大学环境科学与工程学院 教授

 

参考文献:

1.https://www.mee.gov.cn/hjzl/sthjzk/zghjzkgb/202205/P020220527581962738409.pdf

2.https://www.mee.gov.cn/ywgz/fgbz/bz/bzwb/dqhjbh/dqhjzlbz/201203/t20120302_224165.shtml

3.亚洲清洁空气中心,2020,定标,启航——中国空气质量标准分析与国际经验分析报告,http://www.allaboutair.cn/a/reports/2021/0114/596.html

4.Karakatsani A, Samoli E, Rodopoulou S, et al. Weekly personal ozone exposure and respiratory health in a panel of greek schoolchildren. Environ Health Perspect, 2017, 125: 077016

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19.https://www.who.int/news/item/04-04-2022-billions-of-people-still-breathe-unhealthy-air-new-who-data

20.http://www.gov.cn/xinwen/2022-05/28/content_5692799.htm

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23.http://sthjj.beijing.gov.cn/bjhrb/index/xxgk69/zfxxgk43/fdzdgknr2/zcfb/szfgfxwj/325751272/index.html

 



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