中國城市不同交通方式間空氣污染物暴露水平比較研究概況

郭燕青 曹曼 韓雪燕 張玉 關天嘉 劉遠立

基金項目：中國醫學科學院醫學與健康科技創新工程項目（2021-I2M-1-046）

摘要：城市交通與公眾的日常生活密切相關，交通微環境內的空氣污染已成為不容忽視的公共衛生問題。本文通過回顧中國多城市不同交通方式間空氣污染物暴露水平比較研究，進一步分析使用不同交通方式可能面臨的各種污染物暴露水平差異，可為保護公眾日常交通出行健康，以及采取有針對性的交通污染物控制措施提供參考。

關鍵詞：交通方式；交通污染；暴露水平；比較研究

中圖分類號： R128+.2；R128+.1? 文獻標識碼： A? 文章編號：1000-503X（2024）01-0119-09

DOI：10.3881/j.issn.1000-503X.15529

A Review of Comparative Studies on Exposure Levels of Air Pollutants Among Different Modes of Transportation in Chinas Cities

GUO Yanqing，CAO Man，HAN Xueyan，ZHANG Yu，GUAN Tianjia，LIU Yanli

School of Health Management Policy，Peking Union Medical College，Beijing 100730，China

Corresponding author：LIU Yuanli? Tel：13522592907，E-mail：liuyuanli_pumc@163.com

ABSTRACT：Urban traffic is closely related to the daily life of the public，and air pollution in the traffic microenvironment has become a public health problem that cannot be ignored.This paper reviews the comparative studies of air pollutant exposure levels among different modes of transportation in multiple cities in China.By comparing the exposure levels of pollutants among different modes of transportation，this paper provides a reference for protecting the health of the public in daily transportation and selecting targeted control measures.

Key words：mode of transportation；traffic pollution；exposure level；comparative study

Acta Acad Med Sin，2024，46（1）：119-127

亞洲、歐洲和北美等城市的居民有7%～10%的日?；顒邮窃诮煌ㄎh境中進行的，交通微環境中的空氣污染物主要來自交通排放［1-2］。由于靠近污染源，人們在使用交通工具時面臨較高的污染物暴露濃度，交通微環境的污染水平通常比室內或城市本底的污染水平高2～5倍［1， 3］。日常生活中人們常常使用各種交通工具出行，雖然出行者暴露時間較短，但在人們日常污染物暴露總量中交通污染物暴露量所占的比重仍不可忽視，如有研究發現通勤者在正常的通勤過程中吸入黑碳量占日常吸入黑碳總量的30%，出行者細顆粒物（particulate matter≤2.5 μm，PM2.5）暴露量占日常暴露總量的12%［4］。

為了探索選擇不同交通方式對出行者的污染物暴露的影響，目前國際上已有多項研究對使用不同交通方式面臨的多種污染物暴露特征進行了比較研究，也有綜述按照污染物類別和研究開展的地區等對不同交通方式間空氣污染物暴露水平分別進行了定量總結分析［3，5］。2017年de Nazelle等［5］為了比較主動和被動交通方式間的多種污染物暴露水平差異，系統分析了2000年至2016年間歐洲有關多種交通方式間污染物水平測量的比較研究文獻，共納入了8篇關于PM2.5的研究文獻，7篇關于超細顆粒物（ultra fine particulate matter，UFP）的研究文獻，3篇關于一氧化碳（carbon monoxide，CO）的研究文獻，3篇關于黑碳的研究文獻，結果發現：行人是所有研究中污染物暴露水平最低的，與行人相比，公共汽車、自行車和汽車的出行者PM2.5暴露濃度平均高1.3到1.5倍，UFP暴露濃度平均高1.1到1.7倍，CO暴露濃度平均高1.3到2.9倍。近年來伴隨著經濟和人口的快速增長，中國的主要大城市面臨著更大的交通需求，在我國交通方式間的污染物暴露差異研究也成為熱點，但目前尚無針對不同交通方式間空氣污染物暴露水平比較研究開展情況和研究結果的概括總結。本文回顧了中國城市不同交通方式間污染物暴露水平比較研究文獻，可為公眾選擇出行方式，政府制定交通污染物控制措施提供參考意見。

1? 中國城市不同交通方式間空氣污染物暴露水平比較研究開展概況

2000～2022年間共有15座中國城市開展了不同交通方式間空氣污染物暴露水平比較研究，城市分布從我國北部到南部、從東部到西部均有涉及，包括了我國各大中心城市，調查結果具有一定的代表性，共計發表了31篇研究文獻（表1）。研究文獻中涉及的交通方式主要有11種，包括公交車、地鐵、出租車、私家車、自行車、步行、摩托車、電動自行車、有軌電車、輪渡和輕軌，其中公交車和地鐵這兩種公共交通方式出現的頻次最高，說明公交車和地鐵是大眾出行最優先選擇以及學者最關注的交通方式。乘坐交通工具可能接觸到多種空氣污染物，主要分為三大類：顆粒物、有機污染物和無機氣態污染物，所有種類的污染物中最值得關注的是顆粒物，尤其是顆粒物中的PM2.5。

2? 顆粒物暴露水平差異

不同交通方式間空氣污染物暴露水平比較研究涉及最多的是顆粒物，顆粒物包括可入肺顆粒物（particulate matter≤1 μm，PM1）、PM2.5、可吸入顆粒物（particulate matter≤10 μm，PM10）、UFP等，其中針對PM1、PM2.5、PM10暴露水平的研究和測量數據較多，且這部分研究可提取數據，進行定量描述性分析。

數據提取和處理：從文獻中提取各種交通方式（其中出租車與私家車，摩托車與電動自行車視作同種交通方式進行處理）的污染物測量值，數據提取時遵循的標準為：（1）在相同城市、時間和路線開展的研究視為一次“測量活動”，一次測量活動視為一次比較，若某研究包含多次測量活動，則應該分別進行提??；（2）如果測量的交通工具有不同的運行條件，則提取常見情況下的數據或可能暴露最高水平的數據［10］。為了控制不同研究間不同質可能造成的干擾，更好地表示各交通方式間污染物暴露水平的相對關系，需計算單個測量活動內的比值。由于公交車在各研究中出現頻次最高，且公交車是各城市日常通勤中常使用的交通方式，所以一般會選擇公交車這種交通方式作為被比較對象，來進行其他交通方式間顆粒物的暴露量比較。具體定量分析過程為先計算每個測量活動內的暴露比（即某次測量活動中使用其他交通方式與乘坐公交車的顆粒物平均暴露濃度之比，如地鐵與公交顆粒物暴露比=地鐵顆粒物平均濃度/公交顆粒物平均濃度），然后對這些暴露比進行匯總分析。下面我們提取了出租車和私家車、地鐵、步行、自行車、摩托車和電動自行車和公交車數據，并計算這5種交通方式與公交車顆粒物暴露比。

31篇研究文獻中有10篇進行了19次交通方式間的PM1暴露水平比較，對于PM1，所有（12/12）的測量活動比較結果顯示地鐵低于公交，其他交通方式的該情況出現的頻率分別為出租車或私家車（8/15）、自行車（1/4）、步行（1/6）、摩托車或電動自行車（0/1）；5種交通方式與乘坐公交車的PM1暴露比的中位數（從低到高）依次為地鐵為0.78、出租車和私家車為0.95、自行車為1.08、步行為1.25、摩托車和電動自行車為1.55。對于PM2.5，31篇研究文獻中有21篇進行了36次測量活動，5種交通方式與公交車的暴露比值低于1出現的頻率分別為地鐵（20/29）、出租車或私家車（17/28）、自行車（1/14）、步行（2/15）、摩托車或電動自行車（1/5）；5種交通方式與乘坐公交車的PM2.5暴露比的中位數從低到高依次為出租車和私家車為0.75、地鐵為0.82、步行為1.14、自行車為1.15、摩托車和電動自行車為1.75。31篇研究文獻中有11篇涉及PM10，共進行了20次測量活動，5種交通方式與公交車的暴露比值低于1出現的頻率分別為地鐵（14/16）、出租車或私家車（13/18）、自行車（1/4）、步行（1/5）、摩托車或電動自行車（0/1）；5種交通方式與乘坐公交車的PM10暴露比的中位數從低到高依次為出租車和私家車為0.70、地鐵為0.83、步行為1.12、自行車為1.18、摩托車和電動自行車為1.61。31篇研究文獻中僅有1篇對北京公交車、地鐵、私家車和自行車的UFP暴露水平進行了比較，結果發現乘坐公交車面臨著最高的污染物暴露水平，其次是自行車和地鐵，而且公交車的污染物暴露水平是自行車和地鐵的兩倍以上［11］。

3? 有機污染物暴露水平差異

31篇研究文獻中有5篇進行了有機污染物的交通方式間比較測量，不同交通方式間空氣污染物暴露水平比較研究涉及的有機污染物主要為揮發性有機物（volatile organic compounds，VOC），如多環芳烴和甲醛。一般研究者更關注較封閉的交通工具中可能面臨的有機污染物污染，但是不同交通方式間空氣污染物暴露水平比較研究結果顯示步行可能面臨更嚴重的有機污染物污染［10，26，29］。研究者發現由于所選擇的路線大多位于交通繁忙的城區，相較于地鐵這種地下交通工具，公交車等地面交通工具有機污染物的暴露水平較高。Chan等［35］調查了廣州地區公共交通方式中芳香族揮發性有機化合物的暴露水平，通過測量苯的暴露水平，發現出租車中苯的平均暴露水平（33.6 μg/m3）最高，空調巴士中苯的平均暴露水平（13.5 μg/m3）和非空調巴士中苯的平均暴露水平（11.3 μg/m3）次之，而地鐵中苯的平均暴露水平（7.6 μg/m3）明顯低于道路交通中苯的平均暴露水平，同時也發現其他有機化合物的微環境間變化與苯相似。Lau等［34］在香港的研究發現道路交通工具中VOC暴露水平最高，其次是鐵路交通，海上交通最低。

4? 無機氣態污染物暴露水平差異

31篇研究文獻中有4篇進行了無機氣態污染物的交通方式間比較測量，不同交通方式間空氣污染物暴露水平比較研究涉及的無機氣態污染物包括CO、二氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、氮氧化物、臭氧、二氧化硫。 不同交通方式間無機氣態污染物暴露水平比較研究測量結果顯示在常見的交通方式中，使用出租車時可能面臨較高水平的CO和二氧化硫暴露，凡是涉及CO的研究的測量結果均顯示出租車的CO暴露水平為最高，甚至是比CO污染暴露水平最低的交通方式高出5倍［37］。在鄭州開展的研究發現二氧化硫的濃度在出租車和公交車中最低，而在騎自行車的人中最高，CO和二氧化碳則相反［15］。

5? 不同交通方式間的污染物暴露水平差異

與其他交通方式相比，使用開放交通方式（自行車、步行、摩托車、電動自行車）會面臨更嚴重的顆粒物污染，這可能是因為顆粒物主要來自交通工具外部，在開放交通微環境中通勤者沒有屏蔽物，會直接暴露于污染環境中，而那些封閉的交通工具（公交車、地鐵、出租車、私家車等）會將乘客與外部環境隔離開來，起到一定的屏蔽作用，同時這些交通工具通常還安裝有空氣凈化裝置，一定程度上緩解了顆粒物污染。當前在中國各大中小城市，電動自行車由于其環保、價廉、方便、快捷等優點成為越來越多通勤者選擇的交通方式，電動自行車面臨更嚴重的顆粒物污染，應該值得更多的關注，但遺憾的是關于電動自行車顆粒物及其他污染物的相關研究較少，從31篇研究文獻中僅有的兩篇文獻來看，電動自行車使用者顆粒物暴露水平高于其他交通方式的使用者，雖然電動自行車和自行車都為開放式，但是電動自行車運行速度更快，且有些人會在機動車道上騎行，導致離汽車尾氣排放源更近，所以電動自行車使用者顆粒物暴露水平高于其他交通方式的使用者［6，17］。在封閉式交通工具中，地鐵、出租車或私家車的顆粒物污染情況是整體優于公交車的，但也有部分暴露比會呈現出較大的波動，甚至有些遠高于公交車顆粒物暴露濃度，這可能是因為影響這些交通工具內顆粒污染物水平的因素復雜，且測量活動時各測量條件差異較大。

關于有機污染物和無機氣態污染物的研究較少，從已有研究文獻來看道路交通微環境中的VOC暴露水平較高，這可能與道路交通工具仍以使用各種燃料為主，且有較多有機污染物來源（如交通工具內部結構材料、發動機排放和消毒劑等）有關。一項在徐州開展的研究發現2019年新型冠狀病毒疫情期間，在交通工具公共空間噴灑70%的酒精進行消毒，明顯提高了乘客對VOC的暴露水平［10］。1995年11月～1996年7月Chan等［37］測量了香港主要交通工具中的CO、氮氧化物、二氧化硫，調查結果顯示常見的各種交通微環境中無機氣態污染物水平的遞減順序依次為：私家車、公交車、有軌電車、人行道、地鐵、輪渡，特別是CO，在私家車中比其他交通微環境高出幾倍。由于空間封閉且存在較多的污染源，因此在使用地面封閉式交通工具時接觸到無機氣態污染物的水平更高。

6? 不同交通方式間空氣污染物暴露水平差異的影響因素

不同交通方式間污染物暴露水平差異是多種因素共同作用的結果，已有多項研究對可能的影響因素進行了探討，主要分為3部分：（1）與交通工具有關（如交通工具運行條件）；（2）與測量人員有關（如測量時的活動模式、測量位置等）；（3）外界環境方面的因素（如城市本底污染物濃度、氣象條件等）。交通工具運行條件主要涉及公交車、地鐵、出租車、私家車等封閉機動交通工具，測量時該類交通工具關閉窗戶、打開空調或空氣凈化裝置都會導致污染物濃度的降低。實驗結果表明，空調系統的應用是影響車輛內顆粒物水平的一個重要因素，在大多數情況下，使用空調可以有效地降低顆粒物暴露水平（至少降低83%），開窗車內的顆粒物質量和數量濃度約為空調再循環車內的5倍［24，30］。在計算空氣污染物暴露濃度時，大部分不同交通方式間空氣污染物暴露水平比較研究項目僅測量了外界環境濃度，未考慮污染物吸入率的影響，值得注意的是與地鐵、公交車和汽車相比，行人和騎自行車的人在通勤過程中會提高體力活動強度，從而導致污染物吸入率升高［38］。有研究同步測量了不同交通方式下調查者污染物的平均吸入率，結果顯示騎自行車、步行、坐公交車和乘坐地鐵污染物的平均吸入率分別為33.8L/min、22.5L/min、8.4L/min和8.4L/min［19］。當采用騎自行車或步行這些主動交通方式時不僅可能面臨更高的外部污染物暴露濃度，還有可能面臨更高污染物吸入率，從而造成更嚴重的健康損害，因此該類通勤者應使用一些個人防護設備來盡可能減少與各種污染物的接觸。一項在四個中國城市開展的研究結果顯示，不同城市間公交和地鐵艙內顆粒濃度的變化主要與城市本底顆粒濃度呈正相關，出租車的艙內顆粒物濃度與城市降水和風速呈負相關，旅途中顆粒濃度的變化與旅客密度、姿勢、艙內位置和窗口條件顯著相關，其中一些表現出交互效應［6］。

7? 總結和展望

公眾在日常出行時使用不同的交通工具會面臨不同的空氣污染物暴露水平和風險。近年來，在我國各城市開展了多次不同交通方式空氣污染物暴露水平的比較研究，基于對在2000至2022年開展的不同交通方式間空氣污染物暴露水平比較研究的回顧分析，結果發現使用封閉式交通工具時顆粒物暴露水平普遍較低，有機和無機氣態污染物暴露水平較高，使用開放式交通工具時則完全相反。由于這些暴露差異是多種因素共同作用的結果，深入的暴露差異分析需要更廣泛的研究和更合理的設計，所以在未來再開展不同交通方式間污染物暴露水平比較研究時，研究者不僅需要廣泛的調查研究和合理的設計，還應考慮其他環境因素對測量結果可能造成的影響以及如何避免或控制干擾因素，從而保證結果可靠。目前為止不同交通方式間空氣顆粒物暴露水平比較研究對電動自行車、有機污染物和無機氣態污染物的關注度依然較低，未來仍需開展更深入的調查研究。

利益沖突? 所有作者聲明無利益沖突

作者貢獻聲明? 郭燕青：文稿撰寫，數據搜集、整理和分析，文稿修訂和修改意見回復；曹曼、韓雪燕、張玉：文稿修改和潤色，數據專業解釋及對學術問題進行解答；關天嘉、劉遠立：指導選題，對重要學術性內容做出關鍵性修訂，解答學術問題并同意対研究工作誠信負責

參? 考? 文? 獻

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（收稿日期：2023-02-15）