兰州市能源改造前后大气污染对人体健康经济损失评估.pdf

兰州市能源改造前后大气污染对人体健康经济损失评估 * 羊德容 1 王洪新 1 兰岚 1 陶燕 1 米生权 2 1． 兰州大学资源环境学院， 兰州 730000; 2． 北京联合大学应用文理学院， 北京 100091 摘要 采用修正人力资本法及疾病成本法估算了能源改造前后 分别以 2003 和 2008 年为基准年 空气污染造成的人 体健康经济损失。能源改造前兰州市空气污染对人体健康造成的经济损失为 85961 万元， 占当年 GDP 的 2. 0 ; 能源 改造后的经济损失为 134613 万元， 占当年 GDP 的 1. 6 。兰州市实施清洁能源改造后空气污染造成的人体健康经济 损失占 GDP 比例有所减少， 可为兰州市大气污染防治及疾病预防提供科学依据。 关键词 能源改造; 空气污染; 人体健康; 经济损失 UATION OF ECONOMIC LOSSES DUE TO HUMAN HEALTH DAMAGE FROM AIR POLLUTION BEFORE AND AFTER ENERGY RE IN LANZHOU Yang Derong1Wang Hongxin1Lan Lan1Tao Yan1Mi Shengquan2 1． College of Earth and Environmental Sciences， Lanzhou University， Lanzhou 730000， China; 2． College of Art ＆ Science of Beijing Union University， Beijing 100091， China AbstractThe economic losses due to human health damage from air pollution before and after energy re were calculated by a corrected human capital and illness cost using 2003 and 2008 as the reference year respectively ． The economic losses due to human health damage caused by air pollution before and after the energy re were 0． 85961 and 1． 34613 bilion yuan RMBin 2003 and 2008， which occupied 2. 0 and 1. 6 GDP of Lanzhou． To compare with before the clean energy re in 2003， the economic loss has decreased after the clean energy re， which provided a scientific basis for preventing air pollution and illness in Lanzhou City． Keywordsenergy re; air pollution; human health; economic loss * 国家自然科学基金 41075102， 41005087 ; 国家公益行业专项项目 GYHY201106034 。 0引言 近年来， 国内外大量流行病学研究表明， 空气污 染对人体健康尤其是呼吸系统和心脑血管疾病有着 显著的影响 ［1- 2］。WHO 估计， 每年平均有 300 万居民 由于空气污染而提前死亡 ［3］， 全球城市大气颗粒物 污染造成每年至少 100 万居民死亡 ［4］， 慢性阻塞性肺 病是呼吸系统疾病中最主要的致死原因， 约占各类死 因的 10 左右， 而发达国家只占 2 左右 ［5］。与此同 时， 空气污染引起的人体健康经济损失的评估也受到 国内外学者的广泛关注。研究表明， 空气污染引起的 人体健康经济损失不容忽视 ［6- 7］。中国环境绩效评估 报告指出， 2001 － 2003 年我国空气污染引起的健康 损失约占 GDP 的 1. 8 ， 预计到 2020 年由环境污染 引起的健康损失将占 GDP 的约 13 ［8］。 不同国家或地区的大气污染特征与当地能源消 费结构密切相关， 目前利用清洁能源是世界能源结构 的发展趋势 ［9］。以煤炭主要能源， 决定了我国城市 大气污染特征为典型的煤烟型污染， 这与世界能源结 构发展趋势是相悖的 ［10］。兰州市作为我国乃至世界 闻名的空气污染最严重的城市之一， 其能源结构也像 我国大多数城市一样以燃煤为主。为改善兰州市空 气污染现状， 2005 年初， 兰州市实施清洁能源改造， 最大程度地减少空气污染。为此本文选取与大气污 染密切相关的呼吸系统疾病、 循环系统疾病作为估算 对象， 估算兰州市实施清洁能源改造前后 选取 2003 年和 2008 年为研究年 大气污染造成的人体健康经 济损失， 为兰州市大气污染防治及疾病预防提供科学 依据， 力求找出实用的能源优化方案， 同时也为能源 结构相似城市开展此方面的研究提供参考。 1资料来源与方法 1. 1资料来源 空气中 PM10、 SO2和 NO23 种污染物浓度资料来 211 环境工程 2013 年 2 月第 31 卷第 1 期 自兰州市环境质量公报。兰州市死亡率来源于 2004 和 2009 兰州市统计年鉴; 呼吸系统和循环系统疾病 的患病率、 就诊率和住院率来源于 2004 年和 2009 年 中国卫生统计年鉴; 门诊及住院平均费用、 平均住院 和门诊时间来自 2003 年和 2008 年的第三、 四次卫生 服务调查分析报告。兰州市人口资料及经济参数来 源于 2004 年和 2009 年兰州市统计年鉴。 1. 2研究方法 大气污染对人体健康造成的经济损失由 3 部分 组成 1 大气污染造成的全死因过早死亡的人数和 死亡经济损失 ECa1 ， 采用修正人力资本法评价; 2 大气污染造成的慢性阻塞性肺病 COPD 的失能损 失 ECa2 ， 采用伤残调整寿命年 DAILY 结合修正 人力资本法评价; 3 大气污染造成的呼吸系统和循 环系统疾病患者的门诊、 住院、 误工天数及其经济损 失 ECa3 ， 采用疾病成本法估算。大气污染对人体 健康影响的经济损失ECa ECa1 ECa2 ECa3。 1. 2. 1大气污染造成的全死因过早死亡人数及经济 损失 ECa1 估算大气污染经济损失时， 应先求出研究地区的 健康危害背景值， 大气污染对人体健康的危害是扣除 健康危害背景后的值。大气污染造成的全死因过早 死亡人数的估算见式 1 式 3 Ped 10 －5 f p-ft Pe 1 fp ft RR 2 Ped 10 －5 ［ RR － 1 /RR］ fpPe 3 式中 Ped为现状大气污染水平下造成的全死因过早 死亡人数， 万人; fp为现状大气污染水平下全死因死 亡率， 1 /10 万; ft为清洁浓度水平下全死因的死亡率， 1 /10 万; Pe为城市暴露人口， 万人; RR 为大气污染引 起的全死因相对危险归因比。 据世界银行报道， 大气污染引起的全死因相对危 险归因比 RR 与 空气污染浓 度 呈 线 性 或 对 数 关 系 ［11］， 本文选取线性模式来估算。 RR exp［ β C － C0 ］ 4 式中 β 为暴露反应关系系数， 当 β 非常小时， RR 1 β C － C0 ; C 和 C0分别为研究地区大气污染物 浓度和背景浓度， 本文 C0选取我国空气质量二级 标准 ［12］。 大气 污 染 造 成 的 全 死 因 过 早 死 亡 经 济 损 失 ECa1 公式见式 5 ECa1 Ped∑ t i 1 GDPdv pci PedGDPpc0∑ t i 1 1 α i 1 γ i 5 式中 Ped为现状大气污染水平下造成的全死因过早 死亡人 数， 万 人; r 为 社 会 贴 现 率， 本 文 采 用 8 ; GDPdv pci为 第 i 年 的 人 均 GDP 的 贴 现 值， 万 元 /人; GDPpc0为基准年的人均 GDP; α 为人均 GDP 增长率， 本文采用 6 ［13］; t 为大气污染引起的全死因过早死 亡的平均损失寿命年， 根据分年龄组与大气污染相关 疾病的死亡率， 得 t 约为 19 年。 1. 2. 2大气污染造成的慢性阻塞性肺病的失能经济 损失 ECa2 大气污染造成的慢性阻塞性肺病的超额患病人 数 Peh的估算方法见式 6 Peh fc Δcβ/100 1 Δcβ/100 6 式中 Peh为现状大气污染水平下造成的慢性阻塞性 肺病的超额患病人数， 万人; fc为现状大气污染水平 下的慢性阻塞性肺病的患病人数， 万人; △c 为试剂 污染物浓度与健康危害污染物浓度阈值 采用由 WHO 推荐的污染物浓度， 15μg/m3 之差， μg/m3 ; β 为回归系数， 即单位污染物浓度变化引起慢性阻塞性 肺病变化的百分数， 。 大气污染造成的慢性阻塞性肺病的经济损失估 算方法见式 7 ECa2 γPeh∑ t i 1 GDPdv pci 7 式中 Peh为大气污染造成的慢性阻塞性肺病的超额 患病人数， 万人; t 为由大气污染引起的慢性阻塞性肺 病早死的平均损失寿命年数， 经估算 t 23a; γ 为慢 性阻塞性肺病的失能损失系数， 取值 40 ［14］。 1. 2. 3大气污染造成的患病费用损失 ECa3 大气污染造成的呼吸系统和循环系统疾病的患 病费 用 损 失 ECa3由 3 部 分 组 成 门 诊 费 用 损 失 ECa31 、 住院费用损失 ECa32 、 误工损失 ECa33 。 大气污染造成的相关疾病的门诊人数 Peo 及住院人 数 Peh 计算方法见式 8 Peo fs Pe fo Peh fs Pe fr 8 式中 fs为患病率; fo为就诊率; fr为住院率。 ECa31 门诊人次 人均就诊直接费用 人均 311 环境工程 2013 年 2 月第 31 卷第 1 期 就诊间接费用 ; ECa32 住院人次 人均住院直接 费用 人均住院间接费用 ; ECa33 住院人次 平 均住院时间 门诊人次 平均门诊时间 日均 GDP; 大气污染引起的患病费用损失 ECa3 ECa31 ECa32 ECa33。 2结果与讨论 2. 1兰州市空气污染物的变化规律 20012011 年间， 兰州市首要污染物 PM10呈现 不断下降趋势 见图 1 ， 2006 年有所反弹， 主要与当 年的 13 次沙尘天气有关; SO2十年来明显下降，2008 年出现一个高峰; NO2则在 2005 年之后明显上升， 与 兰州市近年汽车数量的逐年增加相关。 图 1兰州 20012011 年不同污染物年际变化曲线 各污染物年变化曲线见图 2。由图 2 可以看出 兰州市空气污染有着明显的季节性， PM10呈现典型的 双峰型曲线， 分别出现在冬春两季， 说明冬季采暖和 春季沙尘对兰州市 PM10的贡献均不容忽视; SO2和 NO2呈“U” 型曲线， 二者均在冬季最高。 图 2兰州市 20012011 年不同污染物年变化曲线 2. 2兰州市疾病资料、 人口资料及经济参数 本研究所用疾病资料具体见表 1。兰州市人口 从 2003 年 的 299. 81 万 人， 人 口 增 加 到 2008 年 的 331. 01 万人， 人口增加近 30 万， GDP 和年人均 GDP 的增长接近 50 ， 日人均 GDP 从 2003 年的 39. 3 元 增至 2008 年的 70. 2 元， 具体见表 2。 表 1兰州市流行病学资料 年份 死亡率 / 1 /10 万 慢性阻塞性肺 病患病率 /‰ 两周患病率 /‰两周就诊率 /‰ 住院率 /‰误工时间 /d 人均医院 费用 /元 呼吸系 统疾病 循环系 统疾病 呼吸系 统疾病 循环系 统疾病 呼吸系 统疾病 循环系 统疾病 平均门 诊时间 平均住 院时间 门诊 费用 住院 费用 人均误工费用/ 元d － 1 20034108. 252. 624. 451. 418. 34. 26. 20. 518. 11364 31439. 3 20084206. 647. 850. 346. 926. 410. 213. 70. 516. 61634 68070. 2 注 门诊和住院费用是以 1993 年为基准进行消费价格指数调整后的值。 表 2兰州市人口资料及经济参数 年份 人口 / 万人 GDP/ 万元 年人均 GDP/元 日人均 GDP/元 2003299. 814 386 75714 32839. 3 2008331. 018 462 81125 62870. 2 2. 3大气污染造成的经济损失 2. 3. 1提早死亡经济损失 大气中各种污染物对人体健康均可能造成危害， 由于目前兰州市常规监测的污染物只有 PM10、 SO2和 NO2， 因此本文仅估算这 3 种污染物引起的提早死亡 经济损失， 而兰州市乃至国内没有长期空气污染暴露 的队列研究， 缺乏污染物的健康效应暴露反应函数， 本研究选取 David 等根据文献 Meta 分析得到的暴露 反应关系系数 ［15］， 经估算， 兰州市实施清洁能源改造 前后大气污染造成的过早死亡总经济损失分别为 88 381 万元和 99 871 万元， 具体见表 3。其中 PM10 造成的经济损失远远高于 SO2和 NO2， 占大气污染造 成的过早死亡总经济损失的 67 ～ 74 ， 这与 PM10 作为兰州市的首要污染物相符。考虑到污染物之间 存在一定的相关性， 其健康效应会存在一定的协同 性， 因此在计算过早死亡经济损失时， 选取 PM10作为 最终的过 早 死亡 经 济损 失， 能 源 改 造 前 后 分 别 为 65 597 万元和 67 019 万元。 表 3兰州市大气污染引起提早死亡的经济损失 污染物 年均值/ μg m － 3 20032008 β Ped/人 20032008 经济损失 /万元 20032008 NO249540. 00232554435 78417 995 SO284700. 002774936616 99914 857 PM101731320. 00422 8901 65165 59767 019 合计3 8942 46088 38199 871 411 环境工程 2013 年 2 月第 31 卷第 1 期 2. 3. 2慢性阻塞性肺病的失能损失 流行病学研究表明， 慢性阻塞性肺病是在空气污 染长期暴露下的一个健康效应终点。慢性阻塞性肺 病患者不能像正常人群或其他一些疾病患者能够治 愈， 患者会失去一定的工作能力， 从而造成经济损失， 因此也是空气污染造成健康经济损失不容忽视的重 要组成部分。兰州市空气污染以 PM10为首要污染 物， 因此在此仅考虑 PM10造成的健康经济损失， 其暴 露反应关系系数引用 Aunan 等根据我国文献利用 Meta 分析方法得出的 β 0. 0048［16］， 由此估算兰州 市由大气污染造成的慢性阻塞性肺病超额患病人数， 进而估算兰州市能源改造前后， 大气污染造成的慢性 阻塞性肺病的失能经济损失， 具体见表 4。 表 4大气污染引起慢性阻塞性肺病的失能经济损失 年份COPD 超额患病人数/人经济损失 /万元 20031851 962 20081222 314 2. 3. 3大气污染造成的患病经济损失 研究表明， 大气污染主要影响人体的呼吸系统和 循环系统， 因此估算人体健康损失时， 主要考虑这两 个系统的疾病造成的经济损失， 包括门诊、 住院以及 误工等。兰州市能源改造前后呼吸系统和循环系统 的就诊总人次分别为 24. 56 万人次和 30. 72 万人次， 住院人次分别为 2. 90 万人次和 10. 13 万人次。经估 算， 能源改造前后大气污染影响人体健康的患病经济 损失分别为 18 402 万元和 65 280 万元。具体见表 5 和表 6。 表 5大气污染引起的门诊及住院人次 万人 类别 呼吸系统疾病 循环系统疾病 合计 患病人次 20032008 410. 02411. 38 190. 20432. 89 600. 22844. 27 门诊人次 20032008 21. 0819. 29 3. 4811. 43 24. 5630. 72 住院人次 20032008 1. 724. 20 1. 185. 93 2. 9010. 13 表 6大气污染引起的患病经济损失 万元 年份门诊损失住院损失误工损失合计 20033 34012 5162 54618 402 20085 00847 39312 87965 280 2. 3. 4大气污染对人体健康影响的经济损失 经估算得到兰州市 2003 年由大气污染引起的人 体健康损失为 85 961 万元， 占当年 GDP 的比重为 2. 0 ， 2008 年的经济损失为 134 613 万元， 占当年 GDP 的比重为 1. 6 ， 具体见表 7。 表 7兰州市大气污染对人 体健康影响的经济损失估算结果万元 年份 ECa1ECa2ECa3ECaGDP ECa/GDP / 200365 5971 96218 40285 9614 386 7572. 0 200867 0192 31465 280134 6138 462 8111. 6 笔者估算的兰州市清洁能源改造前后大气污染 对人体健康影响的经济损失结果略高于国内文献报 道 ［17］。造成这种差距的主要原因一方面， 笔者估 算的大气污染所造成的健康经济损失由提早死亡损 失、 慢性阻塞性肺疾病的失能损失以及空气污染相关 疾病呼吸系统和循环系统疾病的门诊、 住院及误工导 致的经济损失三部分组成。而文献对空气污染造成 的健康损失评估， 仅仅是估算其中一项经济损失或两 项， 青岛的研究仅估算了门诊及住院带来的患病经济 损失， 四川的研究仅估算了过早死亡造成的损失和门 诊住院带来的患病损失 ［17］， 均未给出误工损失以及 慢性阻塞性肺病的失能损失。另一方面， 兰州市地处 西北， 经济较东南沿海城市落后， 城市 GDP 不高， 而 空气污染则是全国乃至世界污染较严重的城市之一， 因此空气污染造成的健康经济损失占当年 GDP 的比 例略较高于其他城市。 从估算结果可以看出， 兰州市实施清洁能源改造 后 2008 年 ， 大气污染造成的健康经济损失占 GDP 的比例与改造前 2003 年 相比有明显下降， 说明通 过实施清洁能源改造， 兰州市空气污染虽然得到了初 步的遏制， 但空气污染的问题依然严峻， 又由于兰州 市是一个老工业城市， 加上其特有的河谷盆地地形， 形成了特殊的气象条件如逆温层常年存在， 静风频率 较高等原因， 不利于污染物扩散。这就更加要求政府 部门下决心， 大力推进能源改造工程， 提高清洁能源 的使用率。 3结束语 兰州市通过 2005 年实施清洁能源改造， 首要空 气污染物 PM10的 污 染有所缓解， 而且能源改造后 2008 年为基准年 大气污染造成的人体健康经济损 失占 GDP 的比例较改造前 2008 年为基准年 有明 显下降。但空气污染问题依然严峻， 居民健康仍然受 到严重威胁， 政府仍需加大力度调整能源结构， 推进 清洁能源使用， 从而降低空气污染， 减少相关疾病的 发病及死亡。 参考文献 ［1］Yang ChunYuh ， Chang Chih Ching，Chuang Hung Yi， et al． 511 环境工程 2013 年 2 月第 31 卷第 1 期 Relationship betweenairpollutionanddailymortalityina subtropical cityTaipei， Taiwan［J］． Environment International， 2004， 30 4 519- 523． ［2］贾健， 阚海东， 陈秉衡． 上海市闸北区大气污染与死亡率的病例 交叉研究［J］． 环境与健康杂志， 2004， 21 5 279- 282． ［3］The World Health Report 2002-Reducing Risks， Promoting Healthy Life． World Health Organization， Geneva［EB /OL］． ［httpwww． who． int/whr/2002 /en］ 2009 － 03 － 10 ． ［4］钱孝琳， 阚海东． 大气颗粒物污染对心血管系统影响的流行病 学研究进展［J］． 中华流行病学杂志， 2005， 25 12 999- 1001． ［5］Dockery DW， Pope Ⅲ C A， Xu X P． An association between air pollution and mortality in six U． S． cities［J］． The New England Journal of Medicine， 1993， 329 24 1753- 1759． ［6］Zaim， Katalin Kovari Zaim． Estimation of health and economic benefits of air pollution abatement for Turkey in 1990 and 1993 ［J］． Energy Policy， 1997， 25 13 1093- 1097． ［7］陈士杰． 杭州市大气污染对人体健康危害的经济损失研 究 ［J］． 中国公共卫生， 1999， 15 4 316- 317． ［8］OECD． 环境绩效评估 中国［M］． 北京 中国环境科学出版社， 2007． ［9］高景丽． 城市大气污染防治与清洁能源利用［J］． 山西能源与 节能， 2003 2 48- 49． ［ 10］周新． 中国的能源消费和改善大气环境质量的战略分析［J］． 环境保护， 2003 7 47- 51． ［ 11］Wang Peng， Mu Hailin． Economic assessment on health loss of particulate air pollution in dalian of China［ C］/ /The 4thInternational ConferenceonBioinaticsandBiomedicalEngineering ICBBE ， Chengdu， 2010． ［ 12］GB 30951996 环境空气质量标准［S］． ［ 13］韩明霞， 过孝明， 张衍燊． 城市大气污染的人力资本损失研究 ［J］． 中国环境科学， 2006， 26 4 509- 512． ［ 14］Shah J J， Nagpal T， Brandon C J． Urban air quality management strategy in Asiaguidebook［R］． Washington D． CThe World Bank， 1997． ［ 15］David M Stieb， Stan Judek， Richard T Burnett． Meta-analysis of time-series studies of air pollution and mortalityeffects of gases and particles and the influence of cause of death， age， and season ［J］． Journal of the Air ＆ Waste Management Association， 2002， 52 4 470- 484． ［ 16］Aunan K， Pan X C． Exposure-response functions for health effects of ambient air pollution applicable for Chinaa Meta analysis［J］． Science of the Total Environment， 2004， 329 1- 3 3- 16． ［ 17］霍书浩， 丁桑岚． 大气污染对城市人体健康影响的经济损失分 析［J］． 广州化工， 2009， 37 4 158- 160． 作者通信处陶燕730000甘肃省兰州市兰州大学齐云楼 1636 室 资源环境学院 E- mailtaoyan lzu． edu． cn 2012 － 06 － 11 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 收稿 上接第 38 页 ［9］曹雨佳． ASBR 型厌氧氨氧化反应器的启动及运行研究［D］． 北 京 北京化工大学， 2008． ［ 10］Liu S T，Yang F L，Gong Z，et al．Application of anaerobic ammonium-oxidizing consortium to achieve completely autotrophic ammonium and sulfate removal［J］．Bioresourcc Technology， 2008，99 15 6817- 6825． ［ 11］Dapena -Mora A，Fernandez I， Campos J L ，et al． uation of activity and inhibition effects on ANAMMOX process by batch tests based on the nitrogen gas production ［J］． Enzyme and Microbial Technology，2007，40 859- 865． ［ 12］朱明石， 周少奇， 曾武． UASB 反应器厌氧氨氧化菌的脱氮特性 研究［J］． 环境工程学报，2008，2 1 11- 15． ［ 13］丁爽， 唐崇俭， 郑平， 等． 厌氧氨氧化工艺脱氮机理和抑制因素 的研究进展［J］． 化工进展， 2010， 29 9 1754- 1759． ［ 14］王勇， 黄勇， 袁怡， 等． 厌氧氨氧化影响因素分析［J］． 环境科 技， 2008， 21 5 65- 69． ［ 15］李金堂． 无机碳源对 ASBR 反应器中厌氧氨氧化反应的影响研 究［J］． 环境科技， 2011， 24 8 25- 28． ［ 16］李捷， 张杰， 周少奇． TOC 与 IC 对厌氧氨氧化反应的影响研究 ［J］． 给水排水， 2008， 34 11 157- 160． ［ 17］康晶， 王建龙． COD 对颗粒污泥厌氧氨氧化反应性能的影响 ［J］． 应用于环境生物学报，2005，11 5 604- 607． ［ 18］朱明石， 周少奇． 厌氧氨氧化 － 反硝化协同脱氮研究［J］． 化工 环保，2008，28 214- 217． ［ 19］朱静平， 胡勇有， 闫佳． 有机碳源条件下厌氧氨氧化 ASBR 反应 器中的主要反应［J］． 环境科学， 2006，27 7 1353- 1357． ［ 20］杨洋， 左剑恶， 沈平， 等． 温度、 pH 值和有机物对厌氧氨氧化污 泥活性的影响［J］． 环境科学，2006，27 4 691- 695． 作者通信处李亚峰110168沈阳市浑南新区浑南东路 17 号沈阳 建筑大学环境学院 E- mailyafengli88 sina． com 2012 － 04 － 19 收稿 611 环境工程 2013 年 2 月第 31 卷第 1 期