室外建成环境因子与人体健康关联性研究进展

Research Progress on the Relevance between Outdoor Built Environmental Factors and Human Health

Guangdong Landscape Architecture - - 目次 - | 阙青敏 陈玉婷 高伟*

阙青敏 陈玉婷 高伟*

(华南农业大学林学与风景园林学院,广东 广州 510642)

QUE Qing-min,chen Yu-ting,gao Wei

(College of Forestry and Landscape Architecture, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China)

摘要:近年来,随着环境污染导致的健康问题日益突出,探究室外建成环境因子对人体健康的影响势在必行。室外建成环境相当复杂,多数国内外学者对其进行分解研究,并取得丰硕的研究成果。归纳了学者们研究的较多化学环境因子如空气悬浮颗粒物、空气微生物、负氧离子以及臭氧等,物理环境因子如噪音等,以及小气候等相对综合的环境因子对人体健康的影响。并在此基础上提出:将来在进行室外建成环境因子与人体健康关联性的研究时,应寻找精准研究范畴、将环境因子看待成一个整体,并采用先进研究手段、构建良性循证式研究,以期为解决居民健康问题提供借鉴与参考。

关键词:环境因子;人体健康;研究进展中图分类号:TU986文献标志码:A

文章编号:1671-2641(2018)06-0006-06

收稿日期:2018-07-30

修回日期:2018-11-26

Abstract: In recent years, with the health problems caused by environmental pollution increasingly prominent, it is imperative to explore the impact of outdoor built environmental factors on human health. The outdoor building environment is very complex, and most domestic and foreign scholars have carried decomposition research and obtained abundant research results. This paper concludes the effects of environmental factors on human health. On the basis of these, it is proposed that in the future research, we should look for a precision research category, treat environmental factors as a whole, and use advanced research methods to build evidence-based research. In order to provide reference for solving the health problems of residents.

Key words: Environmental factors; Human health; Research progress

由于人们对工业高度发达的负面影响预估不足,导致全球性的三大危机:环境污染、生态破坏和资源短缺。我国改革开放40年以来,经济高速增长,人们物质生活水平也大大提高。但是,随着经济的高速增长,环境污染也日趋严重,高污染的压力与日俱增,日益加剧的环境污染导致一系列的居民健康问题 [1]。

近年来,随着环境污染导致的健康问题日益突出,国内外学者对室外建成环境因子与人体健康关联性的研究也逐渐深入。鉴于此,笔者通过联 机检索包括 SCI、CNKI、维普、万方等数据库收集文献,采用关键词及参考文献回溯等方法甄选文献,研读并归纳文献中相关研究成果,研究结果表明:空气悬浮颗粒物、空气微生物、负氧离子、噪度等环境因子以及微小气候对人体健康的影响较其他因子更为显著。因此,分析我国相关研究现状及存在的问题,探究室外建成环境因子对人体健康的影响具有深刻的现实和长远意义,研究成果有利于促进相关环境更新策略的制定,保护居民健康。 1室外建成环境因子与人体健康关联性研究 1.1空气悬浮颗粒物与人体健康

空气悬浮颗粒物是国内外许多城市的主要污染物[2]。国内外的环境、气象及生态方面的学者以及医务工作者均极为关注“空气悬浮颗粒物与人体健康的关联性研究”这一课题,主要研究方向有空气悬浮颗粒物的来源、化学成分、对人体健康的危害以及消减途径等。

空气悬浮颗粒物的形成主要有以

下几种方式:气体升华凝结而成的气溶胶、由烟产生、气体间的化学反应、地球表层机械分解而成的颗粒物等[3]。主要来源于交通排放、工业燃料、地面扬尘、建筑机械扬尘、生活燃烧排放、污染气体的化学反应、西北干旱地区形成的尘埃云[4]、植物开

[5]花时飘散的花粉 以及森林火灾等。空气悬浮颗粒物的成分非常复杂,主要由重金属、盐类、有机化学成分(多环芳烃)以及细菌、病毒、花粉等过敏性物质组成 [6]。

已有研究表明,可吸入颗粒物可以到达鼻腔,可入肺颗粒物可以深达并沉积于肺泡,甚至进入血液循环,从而导致肺与心脏功能障碍相关的疾病[7]。可吸入颗粒物和可入肺颗粒物对人体的呼吸系统[8]、生殖系统 [9]、

[10]

神经系统 的危害非常大,对心血管疾病的影响尤为明显 [11]。另有研究报道,空气悬浮颗粒物中的多环芳烃具有致癌、致突变、致残的作用,甚至会增加死亡率 [12]。

国内外学者在充分认识到空气悬浮颗粒物对人体健康的影响后,开始寻找空气悬浮颗粒物的消减途径。由于绿色植物可以通过黏着、吸附、凝固或溶解等方式对空气悬浮颗粒物进行消减,且植物的消减能力取决于植物的种类、叶片类型、叶片密度、冠层

[13]

结构 以及植物的生理生态特性 [14],因此不同的植物种类[15]、植物配置 [16]

[17]

以及叶片形态 等对空气悬浮颗粒物的消减效应均有所差异。

1.2空气微生物与人体健康空气微生物指的是悬浮在空气中的微生物,主要以微生物气溶胶的形式存在 [18]。由于其对空气污染的影响较大,是导致空气污染和影响人体健康的罪魁祸首之一,已被科学家作为研究空气污染的重要参数。目前,国内外学者主要对空气微生物的来源与类型、致病性以及监测等方面进行了较为深入的研究。

空气微生物主要来源于土壤、水体、动植物和人体表皮 [18]。研究表明,空气中的细菌和放线菌有1200 余种,真菌有4万余种 [19]。早期研究认为,空气中的微生物主要为各种

球菌(66%)、芽孢菌(25%)以及病毒、霉菌、放线菌等 [20];而近期研究表明,室外的建成环境中,芽孢杆菌为室外最多的细菌属 [21]。空气中的微生物含有多种病原菌,这些病原菌对人体健康存在极大的威胁,例如引起过敏反应和呼吸道疾病,浓度较高时还会引起接触性皮肤病及严重呼吸道感染 [19]。在空气微生物的监测方面,目前的采样方法主要有自然沉降法、撞击法;监测的指标主要有细菌总数、真菌总数、嗜肺军团菌、β-溶血性链球菌等 [22];鉴定技术有培养基法和非培养基法 [23]。研究认为,树木挥发的芬多精具有很强的杀菌作用 [24],因此绿化带对空气中真菌、细菌具有明显的抑制作用 [25],不同的园林植物配置对空气含菌量的影响也具有显著差异 [26]。

1.3空气负氧离子与人体健康空气负氧离子素来有“空气维生素”之称,对空气污染有着明显的缓解改善作用,而且对人体健康有着积极的生物效应。国内外学者已经将空气负氧离子作为权衡一个区域空气洁净水平与生态环境的重要指标之一 [27]。目前,有关空气负氧离子的研究主要集中在空气负氧离子的产生机理、浓度分布规律以及对人体健康影响等方面。

空气负氧离子是 O-(H2O)N,或者

OH-(H2O)N,或者 CO4-(H2O)2[28],其产生机理是由于植物的生命活动(植物光电效应、植物挥发物质、光合作用、蒸腾作用等)、水的喷筒电效应、雷电等作用促使空气发生电离,从而产生空气负氧离子 [29]。近年来,学者们主要研究了气象因素 [30]、时空因素 [31]、植物因素 [32] 以及水体因素 [33]对空气负氧离子的浓度分布的影响。

研究表明,空气负氧离子能够促进人体新陈代谢,提高免疫力,增强人体机能的作用。其对人体的生理作

用主要变现在以下几方面:1)神经系统方面,能够调节中枢神经系统, 提高工作效率和改善睡眠 [34];2)呼吸系统方面,对肺的换气和通气功能有明显改善作用,可以作为呼吸道和支气管疾病的辅助治疗手段,并且无任何副作用[35];3)心血管系统方面,对于高血压、高血脂以及冠心病等疾病的康复有促进作用,而且对人体心肺功能和心肌营养不良的状态具有改善作用 [36];4)物质代谢方面,能够促进人体内的碳水化合物、脂肪、蛋白质、水以及电解质的代谢,从而促进人体的生长发育 [37];5)免疫系统方面,可以提高免疫力和淋巴细胞增殖存活率 [38];6)血液系统方面,可以促进血红细胞和红细胞的增加,改善血脂,防治心脑血管疾病 [37]。另有学者对不同环境中空气负氧离子浓度与人体健康功效的关系进行了较为深入的研究,认为:当空气中负氧离子浓度较高时,具有自然痊愈力、杀菌、增强人体免疫力的作用;当空气中负氧离子浓度较低时,将会诱发人体生理障碍,如空调病症状 [39]。

1.4空气中臭氧与人体健康

随着经济的迅猛发展,在高速发展的大城市区域,臭氧已经成为主要的大气污染物之一 [40]。目前,学者对近地面臭氧的研究主要集中在臭氧的来源、污染现状以及对人体的危害等方面。

有学者对臭氧的来源做了深入的研究,研究结果表明,有将近一半的臭氧来自光化学反应 [41]。有学者对国内空气中臭氧的时空分布特征进行了全面的研究,研究表明:日照强度对空气中臭氧浓度影响显著,具体表现为白天浓度高,夜间浓度低;空气中臭氧浓度变化具有季节性,冬季浓度低,夏季浓度高;空气中臭氧浓度分布还具有区域性,经济较发达地区如京津冀、长三角以及珠三角的臭氧浓度相对较高,空气质量相对较好的东北地区、东南沿海和西部地区的臭氧浓度则相对较低 [42]。分析认为,造成臭氧浓度分布时空特征明显的因素除了汽车尾气的排放,还与温度、湿度、紫外辐射以及大气压强等气象

因素有显著相关 [42]。

臭氧具有强氧化性,能够杀死空气中的某些细菌和微生物,空气中少量的臭氧让人有“新鲜”的感觉[43],但过量的臭氧对人体有毒害作用。研究表明,臭氧对血液循环系统、呼吸系统、免疫机能以及上皮组织有显著影响,人体吸入过量的臭氧甚至会损伤DNA,具有遗传毒性效应[43]。在臭氧浓度对人体健康的影响方面,研究认为:每日最大8 h臭氧浓度与每日全死因死亡率之间存在显著的相关性,大气中臭氧浓度每增加10 μg•m-3,人群非意外总死亡率、心血管系统疾病和呼吸系统疾病死亡率均增加0.4 %以上 [44]。

1.5小气候与人体舒适度居住区小气候对于改善人居环境、提升生活品质和促进城市发展起着重要作用[45]。小气候对人体健康的影响是复杂多变的,学者们为了反应小气候对人体健康的影响,引入了人体舒适度这一度量标准。目前,大多数研究主要集中对基于小气候的人体舒适度指标、小气候类型以及影响小气候的环境因素等方面进行较为深入的研究。

人体舒适度是是一个综合指标,指的是人体对小气候中温湿度、风速、光照辐射等气象要素的生理感受,是从气象角度评价人体处在不同小气候的舒适感的一项生物气象指标 [45]。气候中温湿度、风速、光照辐射等气象要素通过对内分泌系统、消化器官以及体温、平衡机能等人体生理功能的调节而影响人体健康 [46]。

最初对人体舒适度研究的目的是为军队士兵服务,随着科技水平和生活质量的提高,逐渐转向生产生活领域 [47]。对人体舒适度指标的研究主要是依据生理反应或主管感受来评价的,可分为冷环境指标和热环境指标。

[47]

风寒指数 是研究的较多的冷环境指标;热指数、体感温度、不舒适指数以及湿球黑球温度等在热环境指标中运用较多 [48~50]。在实际运用当中,学者们根据不同区域、不同季节衍生 出几十种人体舒适度指标模型,有学者根据区域和季节的特征将我国小气候研究划分为三大区域,分别是夏热冬冷气候区、湿热气候区、寒冷气候区 [45]。同时,探讨了地形、水体、植物群落以及建筑等因素对小气候的影响。研究表明,地形对小气候的温湿度、太阳辐射以及风环境等均有显著影响 [51];水体对小气候的影响更为明显,尤其是水体面积、水体流速对小气候的温湿环境、热辐射以及负氧离子浓度等均有显著影响 [52];植物群落对小气候的影响主要体现在植物种类、植物群落结构、植物挥发物质种类等对小气候的温湿度、负氧离子浓度以及含菌量等方面的影响 [53~54];建筑对小气候的影响主要体现在建筑布局、建筑形式以及建筑用材等方面 [55~56]。

1.6环境噪度与人体健康噪音是指一切对人的生活或者工作有妨碍的声音,随着城市化发展,城市噪声污染已经成为重要的环境污染,并严重影响城市居民的人体健康 [57]。近年来,专家学者对噪音的研究主要集中在噪音的来源、对人体的危害以及对噪音的控制和管理等方面。

噪音污染来源主要有生活噪音、交通噪音、工业噪音以及施工噪音。其中,交通噪音占所有噪音来源的

70%,被认为是最主要的噪音污染来源 [58],也是学者们研究的最多的一个噪音来源。噪音对人体的危害首先体现在听觉上:研究表明,当噪音超过 80 db 时,会使人心烦意乱而无心工作,工作效率降低明显;当噪音超过 115 db时,会损伤听觉,长时间暴露在高分贝环境下甚至会致使耳聋 [59]。噪音污染还会对人体的心血管系统、神经系统、生殖系统、消化系统以及内分泌系统等均有不同程度的危害 [60~63]。

为应对噪音污染给人们带来的诸多危害,在国家层面出台一系列必要的措施用于防治噪音污染,例如《城 市轨道交通车站站台声学要求和测量方法》和《城市轨道交通列车限值和测量方法》在 2006 年开始实施,对于轨道交通的噪音排放做了规范化要求;2008 年 10月,《工业企业厂界环境噪声排放标准》以及《社会生活噪声排放标准》开始实施,这是对生活噪音和工业噪音的排放要求,说明噪音污染已经引起了政府部门的重视。噪音污染的控制和管理除了国家层面出台一系列标准和措施外,还可以控制传播途径:通过在交通要道旁种植树木或建立隔音挡板,以及在建筑施工场地建立隔音围墙等措施,建立起有效的噪音污染隔离网络,可以切断噪音的传播途径;同时,对于吸声材料、消声材料以及隔声材料的研究与使用,也可以有效地降低环境噪音对人们的危害;还有学者提出,利用媒体加大环保宣传力度,提高人们对噪音污染防治的环保意识具有一定的积极作用 [64]。

2研究现状分析及展望

室外建成环境与居民的起居生活息息相关,在国家大力推行“健康中国”建设的背景下,人居环境与人体健康关联性问题成为医学、生态学、城乡规划以及风景园林等学科的研究热点,不同学科在研究室外建成环境对人体健康的影响时,所选的研究对象、研究方法与模式以及研究范畴均有所不同。

2.1整体看待环境因子,综合分析降低误差

在研究对象方面,由于室外建成环境相当复杂,多数国内外学者均对其进行分解研究,大都只研究其中的某一个因子或者几个因子对人体健康的影响。但是,环境因子相互之间会有促进或拮抗作用,例如温度和湿度对空气负离子浓度及臭氧浓度的影响、臭氧浓度对空气含菌量的影响等。由此可见,某一环境因子的变化会引发其他相关环境因子的一系列变化。

因而单独研究某一环境因子对人体健康的影响,会出现数据不准确或结果可信度不高等问题。综上,未来的研究需要将室外建成环境当成一个整体看待,要将各个环境因子相互之间的影响考虑在内,综合分析,降低误差。

2.2采用先进研究手段,构建良性循证研究

在研究方法与模式方面,数据收集方式主要有仪器测量、网络收集及调查问卷等形式;在后期分析数据时,回归分析是绝大多数学者所采用的分析手段。多数学者止步于回归分析,并没有进一步深入研究。近年来,国际上关于环境评估的研究方法主要有循证设计(EBD)、环境健康影响评估(EHIA)、建成环境使用后评估(POE)等,国内鲜有研究使用这些方法。将回归分析、循证设计、环境健康影响评估及建成环境使用后评估融入整个研究过程,利用回归分析量化并分析环境与健康的关联性,根据循证设计得出具体的建成环境设计策略,最后通过环境健康影响评估和建成环境使用后评估,对建成环境设计策略进行评估并给出更新策略,构建一个良性的循证式研究,将是未来国内在环境与健康关联性研究领域的主要研究模式。

2.3寻找精准研究范畴,解决居民健康问题

在研究范畴方面,由于森林、公园、绿地等区域的环境指标明显高于市区,目前大多数关于环境与健康关联性的研究所选范畴为以上区域,而选择以人们关系最为密切的住宅区为研究范畴的课题较少,尤其针对环境因子与人体健康矛盾相对较突出老旧住区的相关研究甚少,因此研究成果往往不能直接指向解决居民的健康问题。面对城市化进程的高速发展,老旧住区逐渐不能满足人们对居住环境的要求,如今大部分老旧住区面临建筑密度大、采光通风差、基础设施不完善、室外环境景观差等一系列问题,严重影响城市居民的生活质量及身体 健康。因此,研究老旧住区的环境因子与人体健康的关联性,从而实现对城市环境更新工作的准确指导显得尤为重要。 3结语

目前用于评价环境因子与人体健康的指标较为综合且相对成熟的只有包含了温度、湿度、风速等气象因子的人体舒适度,而空气颗粒物、空气微生物、负氧离子、臭氧等化学因子以及噪音等物理因子对人体健康的影响更大。未来的研究将着眼于医学和健康视角,选择居住区为主要研究范畴,以室外建成整体环境为研究对象,运用循证设计、环境健康影响评估、建成环境使用后评估等先进科学的研究方法,将室外建成环境中气象因子、化学因子以及物理因子综合起来,并将各因子之间的协同作用和拮抗作用综合考虑,构建一个完善的关于室外建成环境的人体健康度指标。而室外建成环境中水体、植物、园林小品等园林要素是各环境因子的直接影响因素,因此,研究人体健康度指标对居住区环境维护及更新将起到指导性作用。

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(5):50-52. 作者简介: 阙青敏 /1990 年生/湖北恩施人/硕士/助理实验师/专业方向为环境与健康关联性

*通讯作者: 高伟 /E-mail:[email protected]

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