機動車毒物排放情景和健康風險

葛衛(wèi)華 金陶勝

（1防化學院履約事務部 北京 102205 2南開大學環(huán)境科學與工程學院 天津 300071）

1 機動車排放污染物

空氣毒物，又叫有害空氣污染物（HAPs），指那些已知或懷疑能引起癌癥或其他嚴重健康風險或環(huán)境影響的污染物。多數(shù)HAPs來自人為源，包括點源、面源、移動源。1999年，全美約50%的城市HAPs來自移動源。從1987年開始，美國環(huán)保局開展了城市空氣毒物監(jiān)測計劃（UATMP），分析城市污染物的種類和水平。2003年37個城市的59個監(jiān)測點正常運轉，然而，要監(jiān)測各地的污染物是一項非常昂貴的工作。

空氣質量模型是空氣質量管理的重要工具。模型集成方法和風險評估技術在空氣質量管理和政策標準制定，特別是在大范圍情景預測、新策略分析方面能發(fā)揮大的作用。目前，美國環(huán)保局采用高斯模式和暴露模型來估算毒物年平均濃度，在國家尺度上評估健康風險。

大氣中HAPs的模擬是困難的，其半衰期短的只有幾分鐘，長的高達幾年。在大氣中，他們有的還能由其他HAPs與非HAPs反應而來。和二次HAPs一樣，他們具有很大的日變化，一些HAPs在VOCs、OH、NO3、O3和日光的作用下循環(huán)產(chǎn)生和消失。最后，他們存在形態(tài)也多樣：氣態(tài)、顆粒態(tài)、或兼有氣態(tài)和顆粒態(tài)、液態(tài)。

多尺度空氣質量模型能（Models-3/CMAQ）能改善HAPs的模擬。本研究的目的在于開發(fā)一種模型方法評估移動源空氣毒物慢性暴露條件下的公眾健康風險。

2 概念模型開發(fā)

Models-3/CMAQ是暴露吸入模型，不考慮室內影響，并且將人的暴露壽命定為70a。移動源排放使用排放因子模型（NMIM），排放清單模型（NEI）用于非道路機械和點源排放，氣象參數(shù)采用MM5。排放情景包括：基準情景（包含道路輕型車LDVs、重型卡車HDVs、柴油燃料源DFS、道路柴油燃料源、生物源）、無道路源、無柴油燃料源、無道路柴油源、無輕型車源、無重型卡車源、無生物源、2020年采取排放措施下毒物排放。

致癌風險可以用下式計算：

式中，IUR 為吸入單位風險（m3/μg），Ci為毒物年平均濃度。

3 結果和討論

根據(jù)不同情景模型計算，大氣中乙醛和甲醛主要來自輕型機動車和生物源，乙醛分別占到52.2%和47.8，而甲醛分別占46.1%和53.9%。苯和1,3丁二烯主要來自輕型機動車，分別占到70.2%和72.3%。柴油顆粒物主要來自重型卡車，占到49.2%。2020年采取更嚴的標準和更好的技術能有效減低公眾對這些毒物的暴露水平。其中，苯和1,3丁二烯能降低57.0%和62.9%。但由于生物源的存在產(chǎn)生二次毒物，甲醛和乙醛不會有明顯的下降。這些結果和其他研究者的結果是一致的（Lueckenetal.,2006;Cooketal.,2007;Isakovetal.,2007,2009）。柴油顆粒物的致癌風險是其他四種毒物的4倍以上，而非道路源的貢獻最大。到2020年，柴油顆粒物的致癌風險下降32.7%。

甲醛和乙醛在夏季出現(xiàn)較高的暴露水平，苯和1,3丁二烯在冬季出現(xiàn)較高的暴露水平，柴油顆粒物沒有呈現(xiàn)明顯的季節(jié)變化。

Models-3/CMAQ可用于減低健康風險新政策效果評估，采用更好的IUR數(shù)據(jù)可以改善其不確定性。

[1]Apelberg, B.J., Buckley, T.J. and White, R.H. (2005).Socioeconomicand Racial Disparities in Cancer Riskfrom Air Toxics in Maryland. Environ.Health Perspect.113: 693-699.

[2]Byun, D.W. and Ching, J.K.S. (1999). Science Algorithms of theEPA MODELS-3 Community Multiscale Air Quality (CMAQ) M odelingSystem. Office of Research and Development, U.S. Environmental ProtectionAgency,Washington, DC.

[3]Cook, R., Strum, M., Touma, J.S., Palma, T., Thurman, J., Ensley,D. and Smith, R. (2007). Inhalation Exposure and Risk from MobileSource Air Toxics in Future Years. J. Exposure Sci. Environ. Epidemiol.17: 95-105.

[4]Diaz-Robles, L.A., Fu, J.S., Reed, D.G. (2008). Modeling andSource Apportionment of Diesel Particulate Matter.Environ. Int. 34: 1-11.

[5]Diaz-Robles, L.A., Fu, J.S. and Reed, G.D. (2009). Seasonal Distributionand Modeling of Diesel Particulate Matter in the Southeast US.Environ. Int. 35: 956-964.