北京市顺义区冬季室内外活动场所PM2.5暴露水平研究

朱春晓 甄国新 刘晓涛 王瑞霞 聂立刚

大气细颗粒物污染与心血管系统、呼吸系统疾病甚至恶性肿瘤的发病率、死亡率增加具有密切关系[1-4]。由于粒径≤2.5 μm可吸入颗粒物中的固体颗粒或是液滴(PM2.5)粒径小，可直接被人体吸入到达肺泡并沉积，进而进入血液循环。PM2.5可吸附大量有毒、有害物质，且在大气中停留时间较长，因此其在呼吸系统的吸收率也较高，对人体健康影响较大[5]。人群PM2.5暴露量在以往的暴露评价研究中，常把环境监测点某种环境介质中的污染物浓度作为人群实际暴露水平，而不考虑暴露人群的日常生活方式、性别差异等因素对实际环境暴露水平的影响。现选取北京市顺义区监测点，监测室外PM2.5浓度，并对其附近居民做出行模式调查，以期为PM2.5暴露现状和发展趋势预测分析提供一定依据。

1 材料与方法

1.1人群时间-活动模式调查 研究对象抽样遵循随机化原则，在依据相应的样本量公式计算结果的基础上，选择系统抽样为本次调查的基本抽样方法。选择睡眠时间作为样本量计算指标，参考2002年我国居民与营养健康状况调查结果[6]，即我国居民睡眠时间为(8.3±1.5)h/d，总体标准差取1.5。本次调查中检验水准α=0.05，允许误差取0.1，依公式1计算最小样本量结果取整为865人[7]。

公式1

式中：Ni-最小样本量；μα-检验水准,α=0.05时相应的标准正态差，取1.96；σ-标准差；δ-允许误差。

失访率取20%，所需调查样本量为1082人。选择北京市顺义区居民共396户家庭，随机选取在当地居住时间≥2年，年龄在6周岁以上的居民作为调查对象，被调查对象共1 246人。采用《空气污染(雾霾)人群出行模式调查问卷》入户调查。于2013年12月-2014年1月之间通过询问式问卷作答方式填写问卷，回收有效问卷共计1 246份。研究选取《空气污染(雾霾)人群出行模式调查问卷》中人群工作日与休息日的时间活动模式，调查内容包括人群基本资料、室内外环境中以及工作日办公场所/学校等所用时间。

1.2空气中PM2.5浓度监测 样品采集2013年12月-2014年2月，在顺义区开展室内外及办公/学校场所空气PM2.5浓度监测，在每月中旬连续采样7 d，分别获得21个有效值。采样仪器为2台智能中流量TSP采样器(KC-120H，青岛崂山)，采样时间为24 h，流量100 L/min，按照《HJ618-2011环境空气中PM10和PM2.5的测定重量法》进行样品采集和分析。

1.3暴露水平研究

暴露水平计算E=∑Ci×Ti

公式2

式中：Ci代表室内/外PM2.5日均浓度，mg/m3；Ti为各环境中暴露时间，h。

1.4统计学方法 调查问卷采取Epidata 3.0双录入方法录入数据，应用Excel建立数据库，并采用SPSS 20.0统计软件进行统计学分析。工作日和休息日人群PM2.5暴露水平采用多个独立样本非参数检验Kolmogorov-Smirnov检验。检验水准为α=0.05。

2 结果

2.1人群时间-活动模式 人群时间-活动模式调查结果显示调查对象工作日办公时间多于休息日，在家时间、室外时间少于休息日(表1)。按性别、年龄分组，工作日男性在家、办公/学校、室外时间均高于女性，休息日男性在家时间少于女性，室外时间高于女性。工作日≥60岁组在家时间和室外时间高于其他年龄组，6～17岁组办公/学校时间高于其他年龄组。休息日≥60岁组在家时间和室外时间高于其他年龄组(表2)。

表1 人群工作日/休息日时间-活动模式/min

表2 工作日/休息日按性别、年龄分组时间-活动模式/min

2.2室内外空气中PM2.5浓度监测 PM2.5日均浓度采样21 d，分别获得21个有效值，调查期间室外PM2.5浓度中位数为215.20μg/m3，四分位数范围为87.00-246.60μg/m3。室内PM2.5浓度中位数为94.00μg/m3，四分位数范围为49.30-172.10μg/m3。工作场所/学校PM2.5浓度中位数为83.10μg/m3，四分位数范围为42.45-193.50μg/m3。

2.3PM2.5暴露水平

2.3.1工作日及休息日人群总体PM2.5暴露水平: 经非参数Kolmogorov-Smirnov检验，工作日期间办公场所/学校PM2.5的暴露水平高于休息日(Z=14.884,P<0.05)。休息日期间在家PM2.5暴露水平(Z=17.768,P<0.05)和室外暴露水平(Z=9.034,P<0.05)均高于工作日(表3)。

表3 人群工作日/休息日暴露水平/mg*h·m-3

2.3.2不同人群间PM2.5暴露水平: 工作日时，男性室外PM2.5暴露水平高于女性(Z=1.906,P<0.05)。休息日时，男性在家PM2.5暴露水平低于女性(Z=1.739,P<0.05)、室外PM2.5暴露水平高于女性(Z=1.372,P<0.05)。不同年龄组的人群经Kolmogorov-Smirnov检验，结果显示，工作日期间，≥60岁组在家的PM2.5暴露水平均高于其他组(χ2=176.712，P<0.05)；6～17岁组办公/学校PM2.5暴露水平高于其他组(χ2=510.070，P<0.05)；45～59岁组室外暴露水平高于其他组(χ2=58.437，P<0.05)。休息日期间，≥60岁组在家暴露水平高于其他组，18～44岁组与其相比，差异有统计学意义(χ2=9.513，P<0.05,表4)。

表4 工作日/休息日按性别、年龄分组暴露水平/mg*h·m-3

注：与女性比，aP<0.05；与≥60组岁比，bP<0.05；与45～59岁组比，cP<0.05。

3 讨论

监测结果显示2013年12月-2014年2月，室外空气中PM2.5浓度超出《环境空气质量标准(GB3095-2012)》规定的二级标准[8]，因PM2.5对人体多个系统可造成较为广泛的损害[9]，对人体健康有潜在危害，有必要开展该地区PM2.5对人群健康影响研究。

根据暴露评价的目的，需要估算各类形式的暴露与剂量[10]。外暴露反映的是暴露浓度与时间的乘积加和，若仅仅研究空气中有害物质浓度与健康效应的关系，而缺乏暴露量的考虑，得到的结果是不完整的。本研究显示，工作日和休息日居民PM2.5暴露水平之间有差异，暴露水平差异可能源于人群不同的活动模式。研究发现，居住环境相同的人员之间由活动模式不同所致的空气污染物暴露差异可达到30%以上[11]。有研究表明，人在室内的时间占一日总时间的80%～90%[12]，本研究中人群在室内停留时间最高达83.33%(根据问卷人群活动模式得出)，可能与调查季节处于冬季有关，人们室外活动减少。本研究中≥60岁组在家暴露水平均高于其他年龄组，故其居室内污染物浓度及其影响因素是该人群污染物浓度个体暴露的重要组成部分。若要降低≥60岁组PM2.5暴露水平，降低室内浓度是关键。暴露评价具有地区特性，不同地区、不同人群具有不同的行为活动模式，因此，针对不同人群、不同环境充分结合PM2.5外暴露量作为防护重点，为采取针对性的应对策略和控制措施提供科学依据，保护人群健康。