6.15
知識分子
The Intellectual
西藏定日縣加烏拉山口，是進入珠穆朗瑪峰國家自然保護區後前往珠峰大本營必經的一個垭口，海拔5210米，在此可以眺望5座8000米級雪峰，遠處中心偏左爲珠峰。攝于2022年5月13日。該地細顆粒物濃度極低，能見度高。| 圖源：朱彤
編者按
5月26日，生態環境部發布《2021中國生態環境狀況公報》。《公報》顯示，2021年汙染物排放持續下降，生態環境質量明顯改善，其中，大氣環境方面，64.3%的地級及以上城市環境空氣質量達標。
此前的4月，世界衛生組織（WHO）更新了空氣質量數據庫，並對標2021版全球空氣質量指導值（Air Quality Guidelines, AQG）對全球各個城市空氣質量的達標情況逐一盤點，監測數據表明，全球99%的城市都超過了WHO指導值。
“達標” 與 “超標” 其實只是一個相對結果，因爲標准在不同的背景下有所差異，對比之下會有完全不同的參考意義。以細顆粒物（PM2.5）爲例，中國細顆粒物年均濃度標准限值爲35 μg/m3，是WHO的第一階段過渡目標，這一標准是歐盟標准的1.4倍，日韓的2.3倍，新加坡、美國的2.9倍，新版指導目標的7倍。
《知識分子》邀請環境健康與環境政策研究領域學者，解讀指導值爲何更新及其對于我國空氣質量管理的參考價值。
撰文 | 朱彤 萬薇 劉俊 薛濤 宮繼成 張世秋
責編 | 馮灏
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自2013年《大氣汙染防治行動計劃》實施以來，中國整體空氣質量持續改善。2021年，全國339個地級以上城市中，218個城市環境空氣質量達標，也即六項主要汙染物——細顆粒物（PM2.5）、可吸入顆粒物（PM10） 、臭氧（O3）、二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）和一氧化碳（CO）年平均濃度均達到國家二級標准 [1]。
圖1 2021年339個城市六項汙染物各級別城市比例 | 數據來源：生態環境部《2021中國生態環境狀況公報》
這裏的標准指的是生態環境部發布的《環境空氣質量標准》（GB3095-2012）[2]，該標准首次發布于1982年，至今經過三次修訂，最新版本在2012年更新。
圖2 環境空氣汙染物基本項目及濃度限值標准 | 數據來源：環境空氣質量標准GB 3095—2012
從 “普遍超標” 到 “六成達標”，中國城市的空氣質量肉眼可見大幅改善，也湧現了一批領跑城市，深圳是其中的一個典型。早在2017年，深圳就已經不滿足于實現國標，提出 “到2020年，全市PM2.5低于25 μg/m3，達到歐盟標准”。2020年，深圳宣布已經可以穩定達到歐盟標准，全年PM2.5濃度爲19 μg/m3，而這一紀錄在2021年又再次被刷新，降至18 μg/m3。
然而，歐盟空氣質量標准也並不能完全保障公衆健康。由于細顆粒物對健康的影響不存在安全阈值，即使在很低的濃度水平，仍然會存在健康損害。研究指出，歐盟許多城市顆粒物濃度確實符合本地標准，甚至低于10 μg/m3，但顆粒物暴露仍會造成平均預期壽命比無汙染情況下少1年左右 [3]。
那麽，到底什麽才是能充分保護健康的空氣質量標准呢？世衛組織時隔16年，更新了涵蓋多項空氣汙染物的全球空氣質量指導值（Air Quality Guidelines, AQG）和服務于不同管理需求的過渡期目標（Interim Targets, ITs）。
值得注意的是，指導值是完全依據科學研究獲得的結果，不具有法律約束力，部分國家在制定標准時會結合考慮本國社會、經濟、技術狀況等多方面的因素，形成具有法規約束力的“國標”，一些地區和城市也會有地方標准。但WHO指導值是各國決策者指導立法、政策和規劃非常重要的科學參考。
首先，大幅加嚴了細顆粒物（PM2.5）的指導值——日均指導值從25 μg/m3降低至15 μg/m3，年均值從10 μg/m3降低至5 μg/m3，是此次指導值修訂最重要的變化。
此前臭氧的健康影響研究證據主要是短期，所以指標取值時間是日峰值的8小時，大量研究 [4,5] 證實長期臭氧濃度（特別是高峰季）會增加總死亡率、呼吸道死亡率，因此增設了臭氧濃度高峰季平均值，要求不超過60 μg/m3。基于二氧化氮長期暴露的風險證據 [6,7]，將二氧化氮的年均指導值從40 μg/m3變更爲10 μg/m3。並首次針對黑碳（black carbon, BC）、超細顆粒物（ultra-fine particles, UFP）和源于沙塵暴的顆粒物（sand and dust storm, SDS）提供了定性說明，提示這些空氣汙染物的潛在健康危害。
圖3 全球空氣質量指導值（Air Quality Guidelines, AQG）的調整 | 數據來源：世界衛生組織
ᵃ 99th百分位（比如，每年3–4 天超標）
ᵇ 年最大6個月MDA8滑動平均值（MDA8爲日最大8 小時臭氧濃度滑動均值）
爲什麽細顆粒物指導值大幅加嚴？
空氣質量指導值的上一版本更新在2005年。2005年至今，科學家對空氣汙染如何影響人類健康有了更多認識，特別是在真實世界中觀察到越來越多空氣汙染的致病證據。整體上，可以概括爲科學證據更加充分、方法數據更爲精細、健康保護需求更爲緊迫。
首先，空氣汙染與健康危害的流行病學證據 “自然” 積累，更多研究表明空氣汙染與健康危害存在因果聯系或潛在的因果聯系。
國際合作的大規模人群研究 [8]，使多種空氣汙染物濃度概率分布的量化更爲精准。近年來，各國政府對大規模人群研究的資金投入都在增加，新建立的人群隊列規模也越來越大，如今，樣本量在20萬以上規模的人群隊列已不罕見。
我國科學家針對空氣汙染的健康效應開展了多個具有標志意義的隊列和時間序列研究，例如中國男性隊列研究、中國272城市死亡監測研究、中國動脈粥樣硬化性心血管疾病風險預測研究等。歐美高收入國家的部分地區細顆粒物濃度已經達到甚至低于2005版指導值，相應累積了低濃度空氣汙染健康效應的研究。例如，歐洲空氣汙染低濃度效應研究 [9]、美國醫保隊列 [10] 研究，這些結果也被WHO采納作爲關鍵證據。
其次，環境健康研究方法的創新和數據集成能力也在提升。有別于傳統的隊列數據，健康大數據在環境流行病學中的應用也極大提高了空氣汙染暴露反應關系的人群代表性，這些數據包括基于醫保數據 [11] 或者臨床/疾病登記數據 [12] 構建的 “新型” 隊列研究、基于人口普查數據開展的 “全” 人群研究等 [13]。
最後，全球保護公共健康的需求發生了新變化。近年來，在老齡化、世界經濟兩極化、氣候變化等發展趨勢的影響下，保護人類健康面臨更爲艱巨的挑戰。發達國家和部分發展中國家的人口急劇老齡化、疾病譜變化導致慢性非傳染疾病在總疾病負擔中占據更大比例，而空氣汙染是誘發呼吸和循環系統慢性疾病的重要誘因 [14]。
研究顯示，2012~2017年間，我國人口老齡化導致顆粒物相關死亡人數增加了34萬 [15]，大幅抵消了因空氣質量改善帶來死亡人數減少41萬的保護效益 [16]。欠發達國家由于其落後的醫療水平和經濟發展的需求，空氣汙染情況仍在惡化、相關疾病負擔日趨沉重，尤其是空氣汙染引致的早産 [17]、兒童健康風險增加 [18]，進一步加劇了全球發展和健康負擔的不平等。
同時，全球氣候變化是當代人類社會面臨的最重要威脅之一，如何緩解氣候危機是全人類需要解決的重大問題。空氣汙染與溫室氣體同源，部分空氣汙染物的減排能夠同時保護人類健康和緩解氣候變暖，因而制定更爲嚴格的指導值有助于各國通過提高空氣質量治理目標，促進相關溫室氣體的減排。
全球面臨 “達標” 挑戰
據美國健康效應研究所（HEI）的評估結果，目前全球尚未有任何一個國家能夠全面達到新版指導的要求。以細顆粒物爲例，2019年全球細顆粒物暴露濃度最低的五個國家分別爲芬蘭（5.57 μg/m3）、瑞典（5.65 μg/m3）、冰島（5.70 μg/m3）、愛沙尼亞（5.89 μg/m3）、新西蘭（6.05 μg/m3），即便是這些最 “清潔” 的國家，其細顆粒物濃度年均值均高于新版指導值給出的5 μg/m3。
今年４月，WHO更新了空氣質量數據庫，對標新版指導對全球117個國家的6000多個城市監測的空氣質量數據進行了盤點 [19]，全球幾乎全部人口（99%）都未 “達標”，中低收入國家、老年人、兒童和孕婦等敏感人群疾病負擔更重。
我國更是如此。根據5月公布的《2021中國生態環境狀況公報》，2021年，339個地級以上城市細顆粒物整體年均濃度爲30 μg/m3 [20]，遠高于2005年的指導值，距離新指導值更是遠了一步。
研究 [21]還發現，以2020年爲基准年，如果年均細顆粒物濃度達到新指導指可以避免121.5萬人的早逝，占全部細顆粒物長期暴露相關死亡人數的96%。相比2005版指導值，達到新指導值可以額外避免每年22.3萬早逝。
值得注意的是，由于中國有很多城市已經達到了35 μg/m3的細顆粒物國家標准，在這個時候 “提標” 帶來的邊際效益是最大的，盡快修訂標准並設定更嚴格的空氣質量管理目標，將有助于實現健康保護效益的最大化。
圖4 提高空氣質量指導標准所能帶來的健康效益 | 作者制圖
從全球指導到本地標准，仍待解決的科學問題
WHO提出的指導值和過渡期四項目標是各國制定空氣質量標准的重要參考，包括中國在內的很多國家都在參考在指導值或過渡期目標的基礎上，結合本國的社會經濟發展水平、汙染特征和空氣質量管理能力等制定了各國的 “國標”。
需要注意的是，各國現行空氣質量標准普遍比2005版指導值寬松，以細顆粒物年均值爲例，僅有澳大利亞、加拿大標准更嚴，而中國的標准值則是2005版指導值的3.5倍，很顯然，2021新版值將進一步拉開這一差距。
圖5 部分國家和地區細顆粒物濃度空氣質量標准，綠色和藍色分別展示世界衛生組織2021版全球空氣質量指導值（AQG）和過渡期四階段目標（IT），歐盟采用統一的空氣質量標准，在圖中視爲一個地理單元 | 作者制圖
伴隨中國2013年以來的空氣質量持續改善，現行標准對于大部分已達標城市不再具有強有力的引領和驅動作用。以北京爲例，2021年細顆粒物年均濃度值爲33 μg/m3 [22]，而北京市政府4月發布的《汙染防治指導意見》，稱防治目標是到2025年，細顆粒物達到35 μg/m3左右 [23]，更多是對現狀的認可和保持。
是否要啓動新一輪空氣質量標准的修訂已經提上研究議程，是我國 “十四五” 大氣汙染防治及其科學支撐的重要關注點。如何縮小現實可行的環境質量標准與新版指導值之間的差距，基于健康保護修訂我國的空氣質量標准，需要更深入的科學研究與決策權衡。
首先，指導值的 “科學性” 是相對的。
新版指導值首次明確關切黑碳、超細顆粒物和源于沙塵暴的顆粒物等大氣顆粒物組分的健康風險，指出這些特定組分可能解釋大氣顆粒混合物危害健康的致病機制。針對這些組分單獨制定指導值似乎更爲 “科學”。然而，無論是全球的空氣汙染常規監測和現存的流行病學證據都不支持單獨推出這些組分的指導值。
換言之，當前關于細顆粒物混合物的指導值也並不適合用于管理和評估某一單獨成分或者單一來源的細顆粒物汙染。
未來指導值或者某一特定地區的環境質量基准是否會納入新的指標取代細顆粒物（正如細顆粒物和可吸入顆粒物取代了總懸浮顆粒物成爲大氣顆粒物的環境指標），以及細顆粒物現行指導值是否會進一步調整仍是十分值得探討的科學問題。
WHO也在修訂說明中提出未來研究需求，需要對空氣汙染的健康影響機制進一步研究，納入更廣泛的健康終點，改進研究方法，包括暴露評估、研究設計（因果推斷）、證據綜合等，使得 “科學性” 進一步提升。此外，WHO也強調了開展政策相關健康影響評估的重要性，例如通過問責研究評估幹預政策有效性。
其次，需要進一步開展適用于中國人群的本地研究。
相較于直接參考WHO的指導值制定國家和地方標准，更有必要參照修訂所采用的科學方法，開展適用于中國人群的相關研究，支撐本地化的環境空氣質量標准的修訂。
關于環境健康方面的基礎研究，我們認爲如下議題尤爲重要：
1 中國城鄉人群的大氣汙染暴露來源、暴露特征及相應健康風險定量評估；
2 特定易感人群的大氣汙染暴露反應關系；
3 多種大氣成分同時暴露的健康風險評估方法學研究及應用于我國的實證分析；
4 黑碳、超細顆粒物、近地面臭氧等汙染物的短期和長期暴露的健康影響；
5 易感與脆弱人群的大氣汙染暴露危害的幹預和預防措施。
未來，中國需要基于本地化研究，爲決策目標以及我國質量標准的修訂提供必要的科學研究證據支持，特別是能代表中國人群特征的科學依據，並據此評估新指導值在中國人群的適用性。
包括但不限于探討如下問題：
1 我國是否應效仿WHO制定暖季臭氧標准；
2 鑒于我國二氧化硫仍高于WHO的第一階段過渡目標，是否應該加嚴相關空氣質量標准；
3 現階段是否有必要對標嚴苛的細顆粒物年均濃度指導值5 μg/m3。
“
作者簡介
朱彤 北京大學環境科學與工程學院 教授
萬薇 亞洲清潔空氣中心 項目主任
劉俊 北京科技大學能源與環境工程學院 副教授
薛濤 北京大學公共衛生學院 副研究員
宮繼成 北京大學環境科學與工程學院 研究員
張世秋 北京大學環境科學與工程學院 教授
”
參考文獻：
（上下滑動可浏覽）
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.亞洲清潔空氣中心，2020，定標，啓航——中國空氣質量標准分析與國際經驗分析報告,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
5.Huangfu P, Atkinson R. Long-term exposure to NO2 and O3 and all-cause and respiratory mortality: A systematic review and meta-analysis. Environ Int, 2020, 144: 105998
6.Heinrich J, Thiering E, Rzehak P, et al. Long-term exposure to NO2 and PM10 and all-cause and cause-specific mortality in a prospective cohort of women. Occup Environ Med, 2013, 70: 179–186
7.Faustini A, Rapp R, Forastiere F. Nitrogen dioxide and mortality: Review and meta-analysis of long-term studies. Eur Resp J, 2014, 44: 744–753
8.Liu C, Chen R, Sera F, et al. Ambient particulate air pollution and daily mortality in 652 cities. N Engl J Med, 2019, 381: 705–715
9.Strak M, Weinmayr G, Rodopoulou S, et al. Long term exposure to low level air pollution and mortality in eight European cohorts within the elapse project: Pooled analysis. BMJ, 2021, 374: n1904
10.Di Q, Wang Y, Zanobetti A, et al. Air pollution and mortality in the medicare population. N Engl J Med, 2017, 376: 2513–2522
11.Di Q, Wang Y, Zanobetti A, et al. Air pollution and mortality in the medicare population. N Engl J Med, 2017, 376: 2513–2522
12.Yang L, Xue T, Wang N, et al. Burden of lung cancer attributable to ambient fine particles and potential benefits from air quality improvements in Beijing, China: A population-based study. Sci Total Environ, 2020, 738: 140313
13.Xue T, Geng G, Li J, et al. Associations between exposure to landscape fire smoke and child mortality in low-income and middle-income countries: A matched case-control study. Lancet Planet Health, 2021, 5: e588–e598
14.Wu X, Braun D, Schwartz J, et al. Evaluating the impact of long-term exposure to fine particulate matter on mortality among the elderly. Sci Adv, 2020, 6: eaba5692
15.Guan T, Xue T, Liu Y, et al. Differential susceptibility in ambient particle-related risk of first-ever stroke: Findings from a national case-crossover study. Am J Epidemiol, 2018, 187: 1001–1009
16.Geng G, Zheng Y, Zhang Q, et al. Drivers of PM2.5 air pollution deaths in China 2002–2017. Nat Geosci, 2021, 14: 645–650
17.Guan T, Xue T, Gao S, et al. Acute and chronic effects of ambient fine particulate matter on preterm births in Beijing, China: A time-series model. Sci Total Environ, 2019, 650: 1671–1677
18.Xue T, Geng G, Li J, et al. Associations between exposure to landscape fire smoke and child mortality in low-income and middle-income countries: A matched case-control study. Lancet Planet Health, 2021, 5: e588–e598
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
21.Xue T, Geng G, Meng X, et al. New WHO global air quality guidelines help prevent premature deaths in China. National science review. 2022 Apr;9(4): nwac055.
22.http://sthjj.beijing.gov.cn/bjhrb/index/xxgk69/zfxxgk43/fdzdgknr2/ywdt28/xwfb/325832957/index.html
23.http://sthjj.beijing.gov.cn/bjhrb/index/xxgk69/zfxxgk43/fdzdgknr2/zcfb/szfgfxwj/325751272/index.html
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