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)者對灰霾的成因、成分、危害、感知和適應(yīng)行為等進行了研究。針對西安灰霾的物理化學(xué)特性，一些研究通過數(shù)值模擬和實地觀測等方法獲得了西安灰霾氣溶膠分布與輸送特征，對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]；針對西安灰霾的治理措施，一些研究通過實地調(diào)研、資料搜查等方法在立法、執(zhí)法和構(gòu)建長效法律機制方面都提出了建議[4]；針對西安市居民對灰霾的感知與適應(yīng)行為、支付意愿，一些研究通過文獻研究、統(tǒng)計分析等方法發(fā)現(xiàn)西安市居民對灰霾的整體感知度較高，同時居民的健康防護適應(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西安灰霾的研究，但較少有對空氣品質(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，也可針對特定人群提出針對性建議。研究有助于提高居民的幸福指數(shù)。

1 研究對象及研究方法

1.1 研究對象

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

圖1 場地位置

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、年齡這三個因素出發(fā)研究其對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空氣品質(zhì)和呼吸舒適度的評價越好。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，國家對于可吸入顆粒物PM10的日平均一級標(biāo)準(zhǔn)、二級標(biāo)準(zhǔn)、三級標(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，斜率的絕對值大小體現(xiàn)受試者對于相應(yīng)變化的敏感度，絕對值越大則敏感度越高（圖2）。

圖2 評價標(biāo)尺

1.2.2 環(huán)境參數(shù)測試

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

表1 實驗儀器、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。研究采用分組對比的方式，在有關(guān)下墊面的研究中分為南廣場和水池邊兩組；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 下墊面對空氣品質(zhì)投票和呼吸舒適度投票的影響

分別對兩組的空氣品質(zhì)投票和呼吸舒適度投票進行統(tǒng)計，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，下墊面對空氣品質(zhì)投票有影響但影響較小（表3、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，下墊面對呼吸舒適度投票有影響但影響較小（表4、圖4）。

圖4 呼吸舒適度投票

表4 呼吸舒適度投票

2.3 性別對空氣品質(zhì)投票和呼吸舒適度投票的影響

分別對兩組的空氣品質(zhì)投票和呼吸舒適度投票進行統(tǒng)計，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，說明男性對于空氣品質(zhì)的變化更敏感。當(dāng)PM10=50μg/m3時男性的空氣品質(zhì)投票值比女性高0.595，當(dāng)PM10=150μg/m3時，男性的空氣品質(zhì)投票值比女性高0.265，當(dāng)PM10 ＜230.3μg/m3時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 時兩組投票值相同。綜上所述，在灰霾天氣下，性別對空氣品質(zhì)投票有影響，當(dāng)PM10＜230.3μg/m3時，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)的下降而不斷變小（表5、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，男性的呼吸舒適度投票值比女性高0.46，當(dāng)PM10=150μg/m3時，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 年齡對空氣品質(zhì)投票和呼吸舒適度投票的影響

分別對兩組空氣品質(zhì)投票和呼吸舒適度投票進行統(tǒng)計，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 歲的受試者對于空氣品質(zhì)的變化更敏感。當(dāng)PM10=50μg/m3時，≤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，≤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時兩組投票值相同。綜上所述，在灰霾天氣下，年齡對空氣品質(zhì)投票有影響，當(dāng)PM10 ＜205.6μg/m3時，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（表7、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 歲的受試者對于呼吸舒適度的變化更敏感。當(dāng)PM10=50μg/m3時，≤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，≤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時兩組投票值相同。綜上所述，在灰霾天氣下，年齡對呼吸舒適度投票有影響，當(dāng)PM10＜181.8μg/m3時，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、年齡這三個因素出發(fā)研究其對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，性別對空氣品質(zhì)投票和呼吸舒適度投票都有影響。男性對于空氣品質(zhì)和呼吸舒適度的變化都更敏感；當(dāng)PM10＜230.3μg/m3時，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，年齡對空氣品質(zhì)投票和呼吸舒適度投票都有影響。≤25 歲的受試者對于空氣品質(zhì)和呼吸舒適度的變化都更敏感；當(dāng)PM10＜205.6μg/m3時，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，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，就三個因素來說，關(guān)于下墊面，研究表明其對空氣品質(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和水池邊這兩處場地的地理位置對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的兩處或多處下墊面進行研究；關(guān)于年齡，由于我們的研究對象是校園，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象，年齡的分組也可以更細。

再而，本研究選擇了下墊面、性別、年齡這三個影響因素作為切入點，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：左圖來源于國家地理信息公共服務(wù)平臺，右圖為作者自攝

其余所有圖片表格均為作者自繪