西藏农牧区民害室内空气污染及其对策研究

论文摘要

固体生物质燃料燃烧导致的室内空气污染被认为是引发和加剧发展中国家人群呼吸系统疾病、心脑血管系统疾病等的一个重要因素。我国西藏地区由于发展程度相对落后,人群的空气污染暴露模式与其他地方相比,具有特殊性和典型性。然而之前对于西藏地区燃烧源室内空气污染的研究尚未见报道,这就阻碍了对该地区居民的环境健康影响研究和相关政策的制定与执行。为了解西藏农牧区居民污染暴露模式,评估燃烧源污染对人群污染暴露的贡献,评价其对人群健康的影响,并分析采取不同干预措施可获得的健康和经济效益,本文采取将实地污染监测、实验室模拟燃烧实验、健康与政策分析相结合的方法,研究了牛粪饼的燃烧特征,并在西藏农区的曲水、扎囊、江孜县和牧区的当雄县进行了污染监测,开展了农牧民人群活动的时空特征与农牧区家庭能源结构调查,对西藏农牧区民居室内空气污染特征进行了分析,并提出相应的控制措施。研究表明,西藏农牧区人群因室内牛粪饼燃烧造成的污染暴露占到居民细颗粒物暴露总量的47.0%到99.7%,是西藏农牧区人群主要的污染暴露源。牛粪饼是西藏典型的固体生物质燃料,与秸秆类和木质类生物质燃料相比,其灰分含量高、热值低,这导致西藏居民在进行炊事等活动时必须使用更大的燃料量,导致室内污染的增加。本研究认为,保障燃烧供气、加强炉具保温、提高排烟效率、改变人群活动的空间特征等有利于降低室内污染浓度和人群污染暴露水平,减低人群健康风险。在西藏农村进行的室内污染监测表明其室内空气污染问题严重。农牧区燃烧活动所在空间的室内PM10日均浓度均超过我国室内空气质量标准,超标倍数为1.1～28.8倍。室内颗粒物污染因生物质燃料类型和炉具类型的不同,而具有很大差异。其中采用火塘为炉具的室内颗粒物污染最严重,PM2.5浓度达到1448.74μg/m3,是使用铸铁炉的12.6倍。室内颗粒物质量浓度高峰出现在0.65-1.1μm粒径段和＞9.0μm粒径段。颗粒物中水溶性无机组分以Cl、K、Ca为主,Cu、Fe、Mn、Zn含量较低,而As、Cr、Ni等其他重金属元素未检出。颗粒态PAHs总量呈单峰分布,主要聚集在粒径2.1μm及以下的颗粒物上,其主要来源是作为燃料的牛粪饼的燃烧;生成PAHs的特征谱与其他生物质燃料、化石燃料的燃烧有明显不同。其中BaP和BbkF等毒性当量系数大的几种化合物含量高,BaP浓度超过我国国家标准的80倍。西藏农村室内当前水平的PAHs浓度致癌风险为6.41×10-3,具有较高的危险性。室内CO日均浓度水平低于国家限定标准,但炊事时段的污染高峰有害于火源地附近人群的健康。在西藏农牧区实施炉具改良、空间分割和能源更新的干预措施,可以不同程度减少居民的污染暴露。在农区实施农牧民安居工程带来的厨房和卧室空间分离,可以使区域内人群长期死亡率下降近20%,减少慢性支气管炎、急性支气管炎和成人哮喘发病20%左右;而在此基础上进一步实施农村沼气工程,则可使上述健康改善效果达到25%至30%。对仍处于长年游牧的人群采用炉具改良的干预措施,可以使当地人群的急性呼吸系统感染和急性下呼吸道感染发病下降40%以上;而如果实施安居工程,让这一人群在秋冬春三季定居,则可以使上述健康改善的效果分别达到80%和60%左右。在牧区为已经定居的牧民进一步实施安居工程改善其居住环境,可以减少人群的呼吸系统住院、心血管系统住院、成人哮喘发病、急慢性支气管炎发病5%至15%左右,对人群长期死亡率的减低效果为13%。在全西藏实施上述干预措施,每年至少可为居民节省医疗费用开支1200万元。此外,针对非游牧人群实施空间分割干预措施后,因人群健康状况改善对社会产生的经济贡献将达到4.19亿元;在此基础上再实施能源更新措施的经济贡献总共将达到5.42亿元;分别相当于西藏2004年全区GDP的1.98%和2.56%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 生物质燃烧源污染物的形成
• 1.2.2 生物质燃烧源污染物的人群暴露
• 1.2.3 室内空气污染暴露的干预措施
• 1.3 本研究目标和主要内容
• 1.3.1 研究目标和主要内容
• 1.3.2 本研究的特色之处
• 第二章 西藏农村人群空气污染暴露
• 2.1 西藏农村室内外细颗粒物污染状态
• 2.1.1 实验方法
• 2.1.2 西藏民居不同空间细颗粒物污染特征
• 2.2 西藏农村居民日常活动空间特征
• 2.3 西藏农村室内牛粪饼燃烧源污染特征
• 2.3.1 实验方法
• 2.3.2 西藏农村牛粪饼燃烧源室内CO污染
• 2.3.3 西藏农村牛粪饼燃烧源室内PM污染
• 2.3.4 牛粪饼燃烧源室内颗粒物无机成分特征
• 2.3.5 牛粪饼燃烧源室内颗粒物PAHs成分特征
• 2.4 西藏农村居民的细颗粒物暴露水平
• 2.5 本章小结
• 第三章 牛粪饼燃烧的污染特征
• 3.1 牛粪饼燃料特性分析
• 3.1.1 实验方法
• 3.1.2 牛粪饼的燃料特性和元素含量
• 3.2 牛粪饼燃烧源污染特征的实验室研究
• 3.2.1 实验方法
• 3.2.2 牛粪饼燃烧源污染物生成的阶段特征
• 3.3 燃烧条件对污染物形成的影响
• 3.3.1 实验方法
• 3.3.2 通风量对污染物形成的影响
• 3.3.3 燃料块大小对污染物形成的影响
• 3.3.4 西藏牛粪饼燃烧所处状态
• 3.4 本章小结
• 第四章 西藏农村燃烧源污染控制及其健康效益
• 4.1 污染暴露控制干预措施
• 4.1.1 炉具改良
• 4.1.2 空间分割
• 4.1.3 能源更新
• 4.2 污染暴露控制干预情景设定
• 4.2.1 农区居民
• 4.2.2 牧区一居民
• 4.2.3 牧区二居民
• 4.3 实施干预措施后的人群污染暴露水平的变化
• 4.4 实施干预措施后的人群健康效应
• 4.4.1 暴露-反应评价法原理
• 4.4.2 实施干预措施的健康效应
• 4.5 本章小结
• 第五章 西藏农村燃烧源污染控制的社会效益
• 5.1 西藏农村居民收入水平与能源选择
• 5.2 实施干预措施的居民经济效益
• 5.3 实施干预措施的社会经济效益
• 5.4 实施干预措施的其他社会效益
• 5.5 实施干预措施的政策建议
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本研究的结论
• 6.2 环境政策决策基本构架
• 6.3 本研究的不足和工作展望
• 参考文献
• 附录一:调研问卷样张
• 10污染的人群健康效应暴露-反应系数'>附录二:PM₁₀污染的人群健康效应暴露-反应系数
• 附录三:Monte Carlo随机抽样分析的MatLab编程