灰霾天氣下空氣品質(zhì)和呼吸舒適度的關(guān)聯(lián)性研究

文／甄 蒙 西安交通大學(xué)人居環(huán)境與建筑工程學(xué)院

高溯景 西安交通大學(xué)人居環(huán)境與建筑工程學(xué)院

引言

近年來西安的灰霾天氣引起了廣泛關(guān)注，許多學(xué)者對(duì)灰霾的成因、成分、危害、感知和適應(yīng)行為等進(jìn)行了研究。針對(duì)西安灰霾的物理化學(xué)特性，一些研究通過數(shù)值模擬和實(shí)地觀測(cè)等方法獲得了西安灰霾氣溶膠分布與輸送特征，對(duì)灰霾前期治理和政府建設(shè)城市通風(fēng)廊道提供了一定參考[1]；針對(duì)西安灰霾的成因，一些研究通過資料搜查、數(shù)據(jù)分析等方法發(fā)現(xiàn)西安灰霾天氣是在地形、水文、季節(jié)、生產(chǎn)生活方式等眾多因素的綜合影響下產(chǎn)生的[2]；針對(duì)西安灰霾的分布特征，一些研究采用資料收集和數(shù)據(jù)分析等方法，發(fā)現(xiàn)43 年來西安地區(qū)灰霾天氣平均出現(xiàn)次數(shù)以城區(qū)最多，2000 年以后，中心明顯向東南方向偏移[3]；針對(duì)西安灰霾的治理措施，一些研究通過實(shí)地調(diào)研、資料搜查等方法在立法、執(zhí)法和構(gòu)建長(zhǎng)效法律機(jī)制方面都提出了建議[4]；針對(duì)西安市居民對(duì)灰霾的感知與適應(yīng)行為、支付意愿，一些研究通過文獻(xiàn)研究、統(tǒng)計(jì)分析等方法發(fā)現(xiàn)西安市居民對(duì)灰霾的整體感知度較高，同時(shí)居民的健康防護(hù)適應(yīng)行為不斷增加且受到年齡、文化程度等因素的影響[5]；針對(duì)公眾灰霾敏感度差異，一些研究通過問卷調(diào)查和因子分析法發(fā)現(xiàn)公眾在防護(hù)行為、降霾行為、生活影響感知和健康影響感知方面意見一致，且敏感度較高。在灰霾關(guān)注度方面，公眾之間的分歧較大，對(duì)灰霾關(guān)注度小的公眾敏感度較低[6]。

近年來，雖有各類學(xué)者從各種不同的方面展開了對(duì)西安灰霾的研究，但較少有對(duì)空氣品質(zhì)和呼吸舒適度的關(guān)聯(lián)性研究。本研究著眼于人們的主觀感受，從下墊面、性別、年齡這三個(gè)影響因素出發(fā)，探索空氣品質(zhì)和呼吸舒適度之間的關(guān)聯(lián)性。研究可以從主觀感受方面為灰霾天氣下室外空間的空氣品質(zhì)改善提供指引，也可針對(duì)特定人群提出針對(duì)性建議。研究有助于提高居民的幸福指數(shù)。

1 研究對(duì)象及研究方法

1.1 研究對(duì)象

以中國(guó)西部科技創(chuàng)新港內(nèi)兩處場(chǎng)地及路過人群為研究對(duì)象，場(chǎng)地分別為南廣場(chǎng)和水池邊（圖1）。

圖1 場(chǎng)地位置

1.2 研究方法

研究采用問卷調(diào)查的方法，以PM10 濃度為基準(zhǔn)，從下墊面、性別、年齡這三個(gè)因素出發(fā)研究其對(duì)灰霾天氣下空氣品質(zhì)投票以及呼吸舒適度投票的影響，從而展開對(duì)空氣品質(zhì)和呼吸舒適度的關(guān)聯(lián)性分析。問卷調(diào)查于2020 年11 月2 日至2020 年12 月19 日進(jìn)行。

1.2.1 問卷調(diào)查

本研究通過問卷中設(shè)置的空氣品質(zhì)7 度標(biāo)尺和呼吸舒適度7 度標(biāo)尺來詢問受試者，得分越高說明受試者對(duì)空氣品質(zhì)和呼吸舒適度的評(píng)價(jià)越好。我們將數(shù)據(jù)以“日”為單位求平均，分別求出每日平均PM10 值、每日平均空氣品質(zhì)投票值以及每日平均呼吸舒適度投票值，國(guó)家對(duì)于可吸入顆粒物PM10的日平均一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)、二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)、三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)分別為50、150、250[7]。數(shù)據(jù)可分別建立線性回歸方程，斜率的絕對(duì)值大小體現(xiàn)受試者對(duì)于相應(yīng)變化的敏感度，絕對(duì)值越大則敏感度越高（圖2）。

圖2 評(píng)價(jià)標(biāo)尺

1.2.2 環(huán)境參數(shù)測(cè)試

在問卷發(fā)放時(shí)間內(nèi)用TSI 8530 呼吸性粉塵采樣儀對(duì)所處環(huán)境的PM10 值進(jìn)行測(cè)量記錄。儀器的選擇參考ISO 7726：1998 有關(guān)規(guī)定，選擇符合測(cè)試精度及敏感度的儀器。測(cè)試點(diǎn)高1m（表1）。

表1 實(shí)驗(yàn)儀器、量程及精度

2 調(diào)查結(jié)果

2.1 樣本信息

調(diào)查共收到有效問卷421 份。研究采用分組對(duì)比的方式，在有關(guān)下墊面的研究中分為南廣場(chǎng)和水池邊兩組；在有關(guān)性別的研究中分為男和女兩組；在有關(guān)年齡的研究中分為≤25 歲和≥26 歲兩組。

2.2 下墊面對(duì)空氣品質(zhì)投票和呼吸舒適度投票的影響

分別對(duì)兩組的空氣品質(zhì)投票和呼吸舒適度投票進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如下所示。χ 表示PM10的值，單位為μg/m3；γ 表示投票值（表3、圖3、表4、圖4）。

關(guān)于下墊面對(duì)空氣品質(zhì)投票的影響。兩種下墊面的空氣品質(zhì)投票值都隨空氣質(zhì)量的下降而下降；在圖像的線性關(guān)系擬合方面，南廣場(chǎng)的斜率為-0.0028，水池邊的斜率為-0.0033，二者圖像幾乎重合且差異性不大，可見在灰霾天氣下，下墊面對(duì)空氣品質(zhì)投票有影響但影響較?。ū?、圖3）。

圖3 空氣品質(zhì)投票

表2 樣本信息

表3 空氣品質(zhì)投票

關(guān)于下墊面對(duì)呼吸舒適度投票的影響。兩種下墊面的呼吸舒適度投票值都隨空氣質(zhì)量的下降而下降；在圖像的線性關(guān)系擬合方面，南廣場(chǎng)的斜率為-0.0027，水池邊的斜率為-0.0031，二者圖像幾乎重合且差異性不大，可見在灰霾天氣下，下墊面對(duì)呼吸舒適度投票有影響但影響較?。ū?、圖4）。

圖4 呼吸舒適度投票

表4 呼吸舒適度投票

2.3 性別對(duì)空氣品質(zhì)投票和呼吸舒適度投票的影響

分別對(duì)兩組的空氣品質(zhì)投票和呼吸舒適度投票進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如下所示。χ 表示PM10的值，單位為μg/m3；γ 表示投票值（表5、圖5、表6、圖6）。

關(guān)于性別對(duì)空氣品質(zhì)投票的影響。無論哪種性別，空氣品質(zhì)投票值都隨空氣質(zhì)量的下降而下降；在線性關(guān)系的斜率方面，男性為-0.0062，女性為-0.0029，說明男性對(duì)于空氣品質(zhì)的變化更敏感。當(dāng)PM10=50μg/m3時(shí)男性的空氣品質(zhì)投票值比女性高0.595，當(dāng)PM10=150μg/m3時(shí)，男性的空氣品質(zhì)投票值比女性高0.265，當(dāng)PM10 ＜230.3μg/m3時(shí)兩組的投票值差距隨空氣品質(zhì)的下降而減小，直至PM10=230.3 時(shí)兩組投票值相同。綜上所述，在灰霾天氣下，性別對(duì)空氣品質(zhì)投票有影響，當(dāng)PM10＜230.3μg/m3時(shí)，在相同空氣品質(zhì)下，男性的空氣品質(zhì)投票值較女性更高，但該影響隨著空氣品質(zhì)的下降而不斷變?。ū?、圖5）。

圖5 空氣品質(zhì)投票

表5 空氣品質(zhì)投票

關(guān)于性別對(duì)呼吸舒適度投票的影響。無論哪種性別，呼吸舒適度投票值都隨空氣品質(zhì)的下降而下降；在線性關(guān)系的斜率方面，男性為-0.0042，女性為-0.0034，說明男性對(duì)于呼吸舒適度的變化更敏感。相同的PM10 濃度下，男性的呼吸舒適度投票值始終高于女性，當(dāng)PM10=50μg/m3時(shí)，男性的呼吸舒適度投票值比女性高0.46，當(dāng)PM10=150μg/m3時(shí)，男性的呼吸舒適度投票值比女性高0.38。綜上所述，在灰霾天氣下，性別對(duì)呼吸舒適度投票有影響，在相同空氣品質(zhì)下，男性的呼吸舒適度投票值普遍較女性更高（表6、圖6）。

圖6 呼吸舒適度投票

表6 呼吸舒適度投票

2.4 年齡對(duì)空氣品質(zhì)投票和呼吸舒適度投票的影響

分別對(duì)兩組空氣品質(zhì)投票和呼吸舒適度投票進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如下所示。χ表示PM10的值，單位為μg/m3；γ 表示投票值（表7、圖7、表8、圖8）。

關(guān)于年齡對(duì)空氣品質(zhì)投票的影響。無論哪種年齡，空氣品質(zhì)投票值都隨空氣質(zhì)量的下降而下降；在線性關(guān)系的斜率方面，≤25 歲組的斜率為-0.0043，≥26 歲組的斜率為-0.0007，說明≤25 歲的受試者對(duì)于空氣品質(zhì)的變化更敏感。當(dāng)PM10=50μg/m3時(shí)，≤25 歲組的空氣品質(zhì)投票值比≥26 歲組高0.56，當(dāng)PM10=150μg/m3時(shí)，≤25 歲組的空氣品質(zhì)投票值比≥26歲組高0.2，當(dāng)PM10＜205.6μg/m3時(shí)兩組的投票值差距隨空氣品質(zhì)的下降而減小，直至PM10=205.6μg/m3時(shí)兩組投票值相同。綜上所述，在灰霾天氣下，年齡對(duì)空氣品質(zhì)投票有影響，當(dāng)PM10 ＜205.6μg/m3時(shí)，在相同空氣品質(zhì)下，≤25 歲組的空氣品質(zhì)投票值較≥26 歲組更高，但該影響隨著空氣品質(zhì)的下降而不斷變?。ū?、圖7）。

圖7 空氣品質(zhì)投票

表7 空氣品質(zhì)投票

關(guān)于年齡對(duì)呼吸舒適度投票的影響。無論多大年齡，呼吸舒適度投票值都隨空氣質(zhì)量的下降而下降；≤25 歲組的斜率為-0.0035，≥26 歲組的斜率為-0.0024，說明≤25 歲的受試者對(duì)于呼吸舒適度的變化更敏感。當(dāng)PM10=50μg/m3時(shí)，≤25 歲組的呼吸舒適度投票值比≥26 歲組高0.145，當(dāng)PM10=150μg/m3時(shí)，≤25 歲組的呼吸舒適度投票值比≥26 歲組高0.035，當(dāng)PM10＜181.8μg/m3時(shí)兩組的投票值差距隨空氣品質(zhì)的下降而減小，直至PM10= 181.8μg/m3時(shí)兩組投票值相同。綜上所述，在灰霾天氣下，年齡對(duì)呼吸舒適度投票有影響，當(dāng)PM10＜181.8μg/m3時(shí)，在相同空氣品質(zhì)下，≤25歲組的呼吸舒適度投票值較≥26 歲組更高，但該影響隨著空氣品質(zhì)的下降而不斷變小（表8、圖8）。

圖8 呼吸舒適度投票

表8 呼吸舒適度投票

3 結(jié)論

研究采用問卷調(diào)查的方法，從下墊面、性別、年齡這三個(gè)因素出發(fā)研究其對(duì)灰霾天氣下空氣品質(zhì)投票以及呼吸舒適度投票的影響，從而展開對(duì)空氣品質(zhì)和呼吸舒適度的關(guān)聯(lián)性研究，主要結(jié)論如下：

（1）在灰霾天氣下，性別對(duì)空氣品質(zhì)投票和呼吸舒適度投票都有影響。男性對(duì)于空氣品質(zhì)和呼吸舒適度的變化都更敏感；當(dāng)PM10＜230.3μg/m3時(shí)，在相同空氣品質(zhì)下，男性的空氣品質(zhì)投票值較女性更高；在相同空氣品質(zhì)下，男性的呼吸舒適度投票值普遍較女性更高。

（2）在灰霾天氣下，年齡對(duì)空氣品質(zhì)投票和呼吸舒適度投票都有影響?！?5 歲的受試者對(duì)于空氣品質(zhì)和呼吸舒適度的變化都更敏感；當(dāng)PM10＜205.6μg/m3時(shí)，在相同空氣品質(zhì)下，≤25歲組的空氣品質(zhì)投票值較≥26歲組更高，但該影響隨著空氣品質(zhì)的下降而不斷變小；當(dāng)PM10 ＜181.8μg/m3時(shí)，在相同空氣品質(zhì)下，≤25 歲組的呼吸舒適度投票值較≥26 歲組更高，但該影響隨著空氣品質(zhì)的下降而不斷變小。

（3）該研究對(duì)厘清灰霾污染與人體健康的關(guān)聯(lián)關(guān)系具有探索意義，對(duì)減少灰霾污染、提高居民幸福感具有理論意義。

結(jié)語

本研究主要從三個(gè)因素入手研究空氣品質(zhì)和呼吸舒適度的關(guān)聯(lián)性。

首先，就三個(gè)因素來說，關(guān)于下墊面，研究表明其對(duì)空氣品質(zhì)投票和呼吸舒適度投票的影響有限，這種影響的有限可能是由于南廣場(chǎng)和水池邊這兩處場(chǎng)地的地理位置對(duì)于空間尺度的研究來說較小造成的，之后的研究可以選擇地理位置更遠(yuǎn)的兩處或多處下墊面進(jìn)行研究；關(guān)于年齡，由于我們的研究對(duì)象是校園，大多數(shù)受試者都是≤25 歲的學(xué)生，年齡樣本分布不均，之后的研究可以選擇年齡分布較為均衡的對(duì)象，年齡的分組也可以更細(xì)。

再而，本研究選擇了下墊面、性別、年齡這三個(gè)影響因素作為切入點(diǎn)，之后的研究可以從更多的影響因素（如呼吸系統(tǒng)疾病等）切入，從而進(jìn)一步完善空氣品質(zhì)和呼吸舒適度關(guān)聯(lián)性的有關(guān)研究。

圖表來源

圖1：左圖來源于國(guó)家地理信息公共服務(wù)平臺(tái)，右圖為作者自攝

其余所有圖片表格均為作者自繪