室外建成環(huán)境因子與人體健康關(guān)聯(lián)性研究進(jìn)展*

闕青敏 陳玉婷 高偉

（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院，廣東 廣州 510642）

由于人們對工業(yè)高度發(fā)達(dá)的負(fù)面影響預(yù)估不足，導(dǎo)致全球性的三大危機(jī)：環(huán)境污染、生態(tài)破壞和資源短缺。我國改革開放40年以來，經(jīng)濟(jì)高速增長，人們物質(zhì)生活水平也大大提高。但是，隨著經(jīng)濟(jì)的高速增長，環(huán)境污染也日趨嚴(yán)重，高污染的壓力與日俱增，日益加劇的環(huán)境污染導(dǎo)致一系列的居民健康問題[1]。

近年來，隨著環(huán)境污染導(dǎo)致的健康問題日益突出，國內(nèi)外學(xué)者對室外建成環(huán)境因子與人體健康關(guān)聯(lián)性的研究也逐漸深入。鑒于此，筆者通過聯(lián)機(jī)檢索包括SCI、CNKI、維普、萬方等數(shù)據(jù)庫收集文獻(xiàn)，采用關(guān)鍵詞及參考文獻(xiàn)回溯等方法甄選文獻(xiàn)，研讀并歸納文獻(xiàn)中相關(guān)研究成果，研究結(jié)果表明：空氣懸浮顆粒物、空氣微生物、負(fù)氧離子、噪度等環(huán)境因子以及微小氣候?qū)θ梭w健康的影響較其他因子更為顯著。因此，分析我國相關(guān)研究現(xiàn)狀及存在的問題，探究室外建成環(huán)境因子對人體健康的影響具有深刻的現(xiàn)實和長遠(yuǎn)意義，研究成果有利于促進(jìn)相關(guān)環(huán)境更新策略的制定，保護(hù)居民健康。

1 室外建成環(huán)境因子與人體健康關(guān)聯(lián)性研究

1.1 空氣懸浮顆粒物與人體健康

空氣懸浮顆粒物是國內(nèi)外許多城市的主要污染物[2]。國內(nèi)外的環(huán)境、氣象及生態(tài)方面的學(xué)者以及醫(yī)務(wù)工作者均極為關(guān)注“空氣懸浮顆粒物與人體健康的關(guān)聯(lián)性研究”這一課題，主要研究方向有空氣懸浮顆粒物的來源、化學(xué)成分、對人體健康的危害以及消減途徑等。

空氣懸浮顆粒物的形成主要有以下幾種方式：氣體升華凝結(jié)而成的氣溶膠、由煙產(chǎn)生、氣體間的化學(xué)反應(yīng)、地球表層機(jī)械分解而成的顆粒物等[3]。主要來源于交通排放、工業(yè)燃料、地面揚(yáng)塵、建筑機(jī)械揚(yáng)塵、生活燃燒排放、污染氣體的化學(xué)反應(yīng)、西北干旱地區(qū)形成的塵埃云[4]、植物開花時飄散的花粉[5]以及森林火災(zāi)等?？諝鈶腋☆w粒物的成分非常復(fù)雜，主要由重金屬、鹽類、有機(jī)化學(xué)成分（多環(huán)芳烴）以及細(xì)菌、病毒、花粉等過敏性物質(zhì)組成[6]。

已有研究表明，可吸入顆粒物可以到達(dá)鼻腔，可入肺顆粒物可以深達(dá)并沉積于肺泡，甚至進(jìn)入血液循環(huán)，從而導(dǎo)致肺與心臟功能障礙相關(guān)的疾病[7]?？晌腩w粒物和可入肺顆粒物對人體的呼吸系統(tǒng)[8]、生殖系統(tǒng)[9]、神經(jīng)系統(tǒng)[10]的危害非常大，對心血管疾病的影響尤為明顯[11]。另有研究報道，空氣懸浮顆粒物中的多環(huán)芳烴具有致癌、致突變、致殘的作用，甚至?xí)黾铀劳雎蔥12]。

國內(nèi)外學(xué)者在充分認(rèn)識到空氣懸浮顆粒物對人體健康的影響后，開始尋找空氣懸浮顆粒物的消減途徑。由于綠色植物可以通過黏著、吸附、凝固或溶解等方式對空氣懸浮顆粒物進(jìn)行消減，且植物的消減能力取決于植物的種類、葉片類型、葉片密度、冠層結(jié)構(gòu)[13]以及植物的生理生態(tài)特性[14]，因此不同的植物種類[15]、植物配置[16]以及葉片形態(tài)[17]等對空氣懸浮顆粒物的消減效應(yīng)均有所差異。

1.2 空氣微生物與人體健康

空氣微生物指的是懸浮在空氣中的微生物，主要以微生物氣溶膠的形式存在[18]。由于其對空氣污染的影響較大，是導(dǎo)致空氣污染和影響人體健康的罪魁禍?zhǔn)字唬驯豢茖W(xué)家作為研究空氣污染的重要參數(shù)。目前，國內(nèi)外學(xué)者主要對空氣微生物的來源與類型、致病性以及監(jiān)測等方面進(jìn)行了較為深入的研究。

空氣微生物主要來源于土壤、水體、動植物和人體表皮[18]。研究表明，空氣中的細(xì)菌和放線菌有1200余種，真菌有4萬余種[19]。早期研究認(rèn)為，空氣中的微生物主要為各種球菌（66%）、芽孢菌（25%）以及病毒、霉菌、放線菌等[20]；而近期研究表明，室外的建成環(huán)境中，芽孢桿菌為室外最多的細(xì)菌屬[21]?？諝庵械奈⑸锖卸喾N病原菌，這些病原菌對人體健康存在極大的威脅，例如引起過敏反應(yīng)和呼吸道疾病，濃度較高時還會引起接觸性皮膚病及嚴(yán)重呼吸道感染[19]。在空氣微生物的監(jiān)測方面，目前的采樣方法主要有自然沉降法、撞擊法；監(jiān)測的指標(biāo)主要有細(xì)菌總數(shù)、真菌總數(shù)、嗜肺軍團(tuán)菌、β-溶血性鏈球菌等[22]；鑒定技術(shù)有培養(yǎng)基法和非培養(yǎng)基法[23]。研究認(rèn)為，樹木揮發(fā)的芬多精具有很強(qiáng)的殺菌作用[24]，因此綠化帶對空氣中真菌、細(xì)菌具有明顯的抑制作用[25]，不同的園林植物配置對空氣含菌量的影響也具有顯著差異[26]。

1.3 空氣負(fù)氧離子與人體健康

空氣負(fù)氧離子素來有“空氣維生素”之稱，對空氣污染有著明顯的緩解改善作用，而且對人體健康有著積極的生物效應(yīng)。國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)將空氣負(fù)氧離子作為權(quán)衡一個區(qū)域空氣潔凈水平與生態(tài)環(huán)境的重要指標(biāo)之一[27]。目前，有關(guān)空氣負(fù)氧離子的研究主要集中在空氣負(fù)氧離子的產(chǎn)生機(jī)理、濃度分布規(guī)律以及對人體健康影響等方面。

空氣負(fù)氧離子是O-(H2O)n，或者OH-(H2O)n，或者C(H2O)2[28]，其產(chǎn)生機(jī)理是由于植物的生命活動（植物光電效應(yīng)、植物揮發(fā)物質(zhì)、光合作用、蒸騰作用等）、水的噴筒電效應(yīng)、雷電等作用促使空氣發(fā)生電離，從而產(chǎn)生空氣負(fù)氧離子[29]。近年來，學(xué)者們主要研究了氣象因素[30]、時空因素[31]、植物因素[32]以及水體因素[33]對空氣負(fù)氧離子的濃度分布的影響。

研究表明，空氣負(fù)氧離子能夠促進(jìn)人體新陳代謝，提高免疫力，增強(qiáng)人體機(jī)能的作用。其對人體的生理作用主要變現(xiàn)在以下幾方面：1）神經(jīng)系統(tǒng)方面，能夠調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)，提高工作效率和改善睡眠[34]；2）呼吸系統(tǒng)方面，對肺的換氣和通氣功能有明顯改善作用，可以作為呼吸道和支氣管疾病的輔助治療手段，并且無任何副作用[35]；3）心血管系統(tǒng)方面，對于高血壓、高血脂以及冠心病等疾病的康復(fù)有促進(jìn)作用，而且對人體心肺功能和心肌營養(yǎng)不良的狀態(tài)具有改善作用[36]；4）物質(zhì)代謝方面，能夠促進(jìn)人體內(nèi)的碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)、水以及電解質(zhì)的代謝，從而促進(jìn)人體的生長發(fā)育[37]；5）免疫系統(tǒng)方面，可以提高免疫力和淋巴細(xì)胞增殖存活率[38]；6）血液系統(tǒng)方面，可以促進(jìn)血紅細(xì)胞和紅細(xì)胞的增加，改善血脂，防治心腦血管疾病[37]。另有學(xué)者對不同環(huán)境中空氣負(fù)氧離子濃度與人體健康功效的關(guān)系進(jìn)行了較為深入的研究，認(rèn)為：當(dāng)空氣中負(fù)氧離子濃度較高時，具有自然痊愈力、殺菌、增強(qiáng)人體免疫力的作用；當(dāng)空氣中負(fù)氧離子濃度較低時，將會誘發(fā)人體生理障礙，如空調(diào)病癥狀[39]。

1.4 空氣中臭氧與人體健康

隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，在高速發(fā)展的大城市區(qū)域，臭氧已經(jīng)成為主要的大氣污染物之一[40]。目前，學(xué)者對近地面臭氧的研究主要集中在臭氧的來源、污染現(xiàn)狀以及對人體的危害等方面。

有學(xué)者對臭氧的來源做了深入的研究，研究結(jié)果表明，有將近一半的臭氧來自光化學(xué)反應(yīng)[41]。有學(xué)者對國內(nèi)空氣中臭氧的時空分布特征進(jìn)行了全面的研究，研究表明：日照強(qiáng)度對空氣中臭氧濃度影響顯著，具體表現(xiàn)為白天濃度高，夜間濃度低；空氣中臭氧濃度變化具有季節(jié)性，冬季濃度低，夏季濃度高；空氣中臭氧濃度分布還具有區(qū)域性，經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū)如京津冀、長三角以及珠三角的臭氧濃度相對較高，空氣質(zhì)量相對較好的東北地區(qū)、東南沿海和西部地區(qū)的臭氧濃度則相對較低[42]。分析認(rèn)為，造成臭氧濃度分布時空特征明顯的因素除了汽車尾氣的排放，還與溫度、濕度、紫外輻射以及大氣壓強(qiáng)等氣象因素有顯著相關(guān)[42]。

臭氧具有強(qiáng)氧化性，能夠殺死空氣中的某些細(xì)菌和微生物，空氣中少量的臭氧讓人有“新鮮”的感覺[43]，但過量的臭氧對人體有毒害作用。研究表明，臭氧對血液循環(huán)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、免疫機(jī)能以及上皮組織有顯著影響，人體吸入過量的臭氧甚至?xí)p傷DNA，具有遺傳毒性效應(yīng)[43]。在臭氧濃度對人體健康的影響方面，研究認(rèn)為：每日最大8 h臭氧濃度與每日全死因死亡率之間存在顯著的相關(guān)性，大氣中臭氧濃度每增加10 μg·m-3，人群非意外總死亡率、心血管系統(tǒng)疾病和呼吸系統(tǒng)疾病死亡率均增加0.4 %以上[44]。

1.5 小氣候與人體舒適度

居住區(qū)小氣候?qū)τ诟纳迫司迎h(huán)境、提升生活品質(zhì)和促進(jìn)城市發(fā)展起著重要作用[45]。小氣候?qū)θ梭w健康的影響是復(fù)雜多變的，學(xué)者們?yōu)榱朔磻?yīng)小氣候?qū)θ梭w健康的影響，引入了人體舒適度這一度量標(biāo)準(zhǔn)。目前，大多數(shù)研究主要集中對基于小氣候的人體舒適度指標(biāo)、小氣候類型以及影響小氣候的環(huán)境因素等方面進(jìn)行較為深入的研究。

人體舒適度是是一個綜合指標(biāo)，指的是人體對小氣候中溫濕度、風(fēng)速、光照輻射等氣象要素的生理感受，是從氣象角度評價人體處在不同小氣候的舒適感的一項生物氣象指標(biāo)[45]。氣候中溫濕度、風(fēng)速、光照輻射等氣象要素通過對內(nèi)分泌系統(tǒng)、消化器官以及體溫、平衡機(jī)能等人體生理功能的調(diào)節(jié)而影響人體健康[46]。

最初對人體舒適度研究的目的是為軍隊士兵服務(wù)，隨著科技水平和生活質(zhì)量的提高，逐漸轉(zhuǎn)向生產(chǎn)生活領(lǐng)域[47]。對人體舒適度指標(biāo)的研究主要是依據(jù)生理反應(yīng)或主管感受來評價的，可分為冷環(huán)境指標(biāo)和熱環(huán)境指標(biāo)。風(fēng)寒指數(shù)[47]是研究的較多的冷環(huán)境指標(biāo)；熱指數(shù)、體感溫度、不舒適指數(shù)以及濕球黑球溫度等在熱環(huán)境指標(biāo)中運(yùn)用較多[48～50]。在實際運(yùn)用當(dāng)中，學(xué)者們根據(jù)不同區(qū)域、不同季節(jié)衍生出幾十種人體舒適度指標(biāo)模型，有學(xué)者根據(jù)區(qū)域和季節(jié)的特征將我國小氣候研究劃分為三大區(qū)域，分別是夏熱冬冷氣候區(qū)、濕熱氣候區(qū)、寒冷氣候區(qū)[45]。同時，探討了地形、水體、植物群落以及建筑等因素對小氣候的影響。研究表明，地形對小氣候的溫濕度、太陽輻射以及風(fēng)環(huán)境等均有顯著影響[51]；水體對小氣候的影響更為明顯，尤其是水體面積、水體流速對小氣候的溫濕環(huán)境、熱輻射以及負(fù)氧離子濃度等均有顯著影響[52]；植物群落對小氣候的影響主要體現(xiàn)在植物種類、植物群落結(jié)構(gòu)、植物揮發(fā)物質(zhì)種類等對小氣候的溫濕度、負(fù)氧離子濃度以及含菌量等方面的影響[53～54]；建筑對小氣候的影響主要體現(xiàn)在建筑布局、建筑形式以及建筑用材等方面[55～56]。

1.6 環(huán)境噪度與人體健康

噪音是指一切對人的生活或者工作有妨礙的聲音，隨著城市化發(fā)展，城市噪聲污染已經(jīng)成為重要的環(huán)境污染，并嚴(yán)重影響城市居民的人體健康[57]。近年來，專家學(xué)者對噪音的研究主要集中在噪音的來源、對人體的危害以及對噪音的控制和管理等方面。

噪音污染來源主要有生活噪音、交通噪音、工業(yè)噪音以及施工噪音。其中，交通噪音占所有噪音來源的70%，被認(rèn)為是最主要的噪音污染來源[58]，也是學(xué)者們研究的最多的一個噪音來源。噪音對人體的危害首先體現(xiàn)在聽覺上：研究表明，當(dāng)噪音超過80 dB時，會使人心煩意亂而無心工作，工作效率降低明顯；當(dāng)噪音超過115 dB時，會損傷聽覺，長時間暴露在高分貝環(huán)境下甚至?xí)率苟@[59]。噪音污染還會對人體的心血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、消化系統(tǒng)以及內(nèi)分泌系統(tǒng)等均有不同程度的危害[60～63]。

為應(yīng)對噪音污染給人們帶來的諸多危害，在國家層面出臺一系列必要的措施用于防治噪音污染，例如《城市軌道交通車站站臺聲學(xué)要求和測量方法》和《城市軌道交通列車限值和測量方法》在2006年開始實施，對于軌道交通的噪音排放做了規(guī)范化要求；2008年10月，《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》以及《社會生活噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》開始實施，這是對生活噪音和工業(yè)噪音的排放要求，說明噪音污染已經(jīng)引起了政府部門的重視。噪音污染的控制和管理除了國家層面出臺一系列標(biāo)準(zhǔn)和措施外，還可以控制傳播途徑：通過在交通要道旁種植樹木或建立隔音擋板，以及在建筑施工場地建立隔音圍墻等措施，建立起有效的噪音污染隔離網(wǎng)絡(luò)，可以切斷噪音的傳播途徑；同時，對于吸聲材料、消聲材料以及隔聲材料的研究與使用，也可以有效地降低環(huán)境噪音對人們的危害；還有學(xué)者提出，利用媒體加大環(huán)保宣傳力度，提高人們對噪音污染防治的環(huán)保意識具有一定的積極作用[64]。

2 研究現(xiàn)狀分析及展望

室外建成環(huán)境與居民的起居生活息息相關(guān)，在國家大力推行“健康中國”建設(shè)的背景下，人居環(huán)境與人體健康關(guān)聯(lián)性問題成為醫(yī)學(xué)、生態(tài)學(xué)、城鄉(xiāng)規(guī)劃以及風(fēng)景園林等學(xué)科的研究熱點，不同學(xué)科在研究室外建成環(huán)境對人體健康的影響時，所選的研究對象、研究方法與模式以及研究范疇均有所不同。

2.1 整體看待環(huán)境因子，綜合分析降低誤差

在研究對象方面，由于室外建成環(huán)境相當(dāng)復(fù)雜，多數(shù)國內(nèi)外學(xué)者均對其進(jìn)行分解研究，大都只研究其中的某一個因子或者幾個因子對人體健康的影響。但是，環(huán)境因子相互之間會有促進(jìn)或拮抗作用，例如溫度和濕度對空氣負(fù)離子濃度及臭氧濃度的影響、臭氧濃度對空氣含菌量的影響等。由此可見，某一環(huán)境因子的變化會引發(fā)其他相關(guān)環(huán)境因子的一系列變化。因而單獨研究某一環(huán)境因子對人體健康的影響，會出現(xiàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確或結(jié)果可信度不高等問題。綜上，未來的研究需要將室外建成環(huán)境當(dāng)成一個整體看待，要將各個環(huán)境因子相互之間的影響考慮在內(nèi)，綜合分析，降低誤差。

2.2 采用先進(jìn)研究手段，構(gòu)建良性循證研究

在研究方法與模式方面，數(shù)據(jù)收集方式主要有儀器測量、網(wǎng)絡(luò)收集及調(diào)查問卷等形式；在后期分析數(shù)據(jù)時，回歸分析是絕大多數(shù)學(xué)者所采用的分析手段。多數(shù)學(xué)者止步于回歸分析，并沒有進(jìn)一步深入研究。近年來，國際上關(guān)于環(huán)境評估的研究方法主要有循證設(shè)計（EBD）、環(huán)境健康影響評估（EHIA）、建成環(huán)境使用后評估（POE）等，國內(nèi)鮮有研究使用這些方法。將回歸分析、循證設(shè)計、環(huán)境健康影響評估及建成環(huán)境使用后評估融入整個研究過程，利用回歸分析量化并分析環(huán)境與健康的關(guān)聯(lián)性，根據(jù)循證設(shè)計得出具體的建成環(huán)境設(shè)計策略，最后通過環(huán)境健康影響評估和建成環(huán)境使用后評估，對建成環(huán)境設(shè)計策略進(jìn)行評估并給出更新策略，構(gòu)建一個良性的循證式研究，將是未來國內(nèi)在環(huán)境與健康關(guān)聯(lián)性研究領(lǐng)域的主要研究模式。

2.3 尋找精準(zhǔn)研究范疇，解決居民健康問題

在研究范疇方面，由于森林、公園、綠地等區(qū)域的環(huán)境指標(biāo)明顯高于市區(qū)，目前大多數(shù)關(guān)于環(huán)境與健康關(guān)聯(lián)性的研究所選范疇為以上區(qū)域，而選擇以人們關(guān)系最為密切的住宅區(qū)為研究范疇的課題較少，尤其針對環(huán)境因子與人體健康矛盾相對較突出老舊住區(qū)的相關(guān)研究甚少，因此研究成果往往不能直接指向解決居民的健康問題。面對城市化進(jìn)程的高速發(fā)展，老舊住區(qū)逐漸不能滿足人們對居住環(huán)境的要求，如今大部分老舊住區(qū)面臨建筑密度大、采光通風(fēng)差、基礎(chǔ)設(shè)施不完善、室外環(huán)境景觀差等一系列問題，嚴(yán)重影響城市居民的生活質(zhì)量及身體健康。因此，研究老舊住區(qū)的環(huán)境因子與人體健康的關(guān)聯(lián)性，從而實現(xiàn)對城市環(huán)境更新工作的準(zhǔn)確指導(dǎo)顯得尤為重要。

3 結(jié)語

目前用于評價環(huán)境因子與人體健康的指標(biāo)較為綜合且相對成熟的只有包含了溫度、濕度、風(fēng)速等氣象因子的人體舒適度，而空氣顆粒物、空氣微生物、負(fù)氧離子、臭氧等化學(xué)因子以及噪音等物理因子對人體健康的影響更大。未來的研究將著眼于醫(yī)學(xué)和健康視角，選擇居住區(qū)為主要研究范疇，以室外建成整體環(huán)境為研究對象，運(yùn)用循證設(shè)計、環(huán)境健康影響評估、建成環(huán)境使用后評估等先進(jìn)科學(xué)的研究方法，將室外建成環(huán)境中氣象因子、化學(xué)因子以及物理因子綜合起來，并將各因子之間的協(xié)同作用和拮抗作用綜合考慮，構(gòu)建一個完善的關(guān)于室外建成環(huán)境的人體健康度指標(biāo)。而室外建成環(huán)境中水體、植物、園林小品等園林要素是各環(huán)境因子的直接影響因素，因此，研究人體健康度指標(biāo)對居住區(qū)環(huán)境維護(hù)及更新將起到指導(dǎo)性作用。