室外建成環境因子與人體健康關聯性研究進展*

闕青敏 陳玉婷 高偉

（華南農業大學林學與風景園林學院，廣東 廣州 510642）

由于人們對工業高度發達的負面影響預估不足，導致全球性的三大危機：環境污染、生態破壞和資源短缺。我國改革開放40年以來，經濟高速增長，人們物質生活水平也大大提高。但是，隨著經濟的高速增長，環境污染也日趨嚴重，高污染的壓力與日俱增，日益加劇的環境污染導致一系列的居民健康問題[1]。

近年來，隨著環境污染導致的健康問題日益突出，國內外學者對室外建成環境因子與人體健康關聯性的研究也逐漸深入。鑒于此，筆者通過聯機檢索包括SCI、CNKI、維普、萬方等數據庫收集文獻，采用關鍵詞及參考文獻回溯等方法甄選文獻，研讀并歸納文獻中相關研究成果，研究結果表明：空氣懸浮顆粒物、空氣微生物、負氧離子、噪度等環境因子以及微小氣候對人體健康的影響較其他因子更為顯著。因此，分析我國相關研究現狀及存在的問題，探究室外建成環境因子對人體健康的影響具有深刻的現實和長遠意義，研究成果有利于促進相關環境更新策略的制定，保護居民健康。

1 室外建成環境因子與人體健康關聯性研究

1.1 空氣懸浮顆粒物與人體健康

空氣懸浮顆粒物是國內外許多城市的主要污染物[2]。國內外的環境、氣象及生態方面的學者以及醫務工作者均極為關注“空氣懸浮顆粒物與人體健康的關聯性研究”這一課題，主要研究方向有空氣懸浮顆粒物的來源、化學成分、對人體健康的危害以及消減途徑等。

空氣懸浮顆粒物的形成主要有以下幾種方式：氣體升華凝結而成的氣溶膠、由煙產生、氣體間的化學反應、地球表層機械分解而成的顆粒物等[3]。主要來源于交通排放、工業燃料、地面揚塵、建筑機械揚塵、生活燃燒排放、污染氣體的化學反應、西北干旱地區形成的塵埃云[4]、植物開花時飄散的花粉[5]以及森林火災等。空氣懸浮顆粒物的成分非常復雜，主要由重金屬、鹽類、有機化學成分（多環芳烴）以及細菌、病毒、花粉等過敏性物質組成[6]。

已有研究表明，可吸入顆粒物可以到達鼻腔，可入肺顆粒物可以深達并沉積于肺泡，甚至進入血液循環，從而導致肺與心臟功能障礙相關的疾病[7]。可吸入顆粒物和可入肺顆粒物對人體的呼吸系統[8]、生殖系統[9]、神經系統[10]的危害非常大，對心血管疾病的影響尤為明顯[11]。另有研究報道，空氣懸浮顆粒物中的多環芳烴具有致癌、致突變、致殘的作用，甚至會增加死亡率[12]。

國內外學者在充分認識到空氣懸浮顆粒物對人體健康的影響后，開始尋找空氣懸浮顆粒物的消減途徑。由于綠色植物可以通過黏著、吸附、凝固或溶解等方式對空氣懸浮顆粒物進行消減，且植物的消減能力取決于植物的種類、葉片類型、葉片密度、冠層結構[13]以及植物的生理生態特性[14]，因此不同的植物種類[15]、植物配置[16]以及葉片形態[17]等對空氣懸浮顆粒物的消減效應均有所差異。

1.2 空氣微生物與人體健康

空氣微生物指的是懸浮在空氣中的微生物，主要以微生物氣溶膠的形式存在[18]。由于其對空氣污染的影響較大，是導致空氣污染和影響人體健康的罪魁禍首之一，已被科學家作為研究空氣污染的重要參數。目前，國內外學者主要對空氣微生物的來源與類型、致病性以及監測等方面進行了較為深入的研究。

空氣微生物主要來源于土壤、水體、動植物和人體表皮[18]。研究表明，空氣中的細菌和放線菌有1200余種，真菌有4萬余種[19]。早期研究認為，空氣中的微生物主要為各種球菌（66%）、芽孢菌（25%）以及病毒、霉菌、放線菌等[20]；而近期研究表明，室外的建成環境中，芽孢桿菌為室外最多的細菌屬[21]。空氣中的微生物含有多種病原菌，這些病原菌對人體健康存在極大的威脅，例如引起過敏反應和呼吸道疾病，濃度較高時還會引起接觸性皮膚病及嚴重呼吸道感染[19]。在空氣微生物的監測方面，目前的采樣方法主要有自然沉降法、撞擊法；監測的指標主要有細菌總數、真菌總數、嗜肺軍團菌、β-溶血性鏈球菌等[22]；鑒定技術有培養基法和非培養基法[23]。研究認為，樹木揮發的芬多精具有很強的殺菌作用[24]，因此綠化帶對空氣中真菌、細菌具有明顯的抑制作用[25]，不同的園林植物配置對空氣含菌量的影響也具有顯著差異[26]。

1.3 空氣負氧離子與人體健康

空氣負氧離子素來有“空氣維生素”之稱，對空氣污染有著明顯的緩解改善作用，而且對人體健康有著積極的生物效應。國內外學者已經將空氣負氧離子作為權衡一個區域空氣潔凈水平與生態環境的重要指標之一[27]。目前，有關空氣負氧離子的研究主要集中在空氣負氧離子的產生機理、濃度分布規律以及對人體健康影響等方面。

空氣負氧離子是O-(H2O)n，或者OH-(H2O)n，或者C(H2O)2[28]，其產生機理是由于植物的生命活動（植物光電效應、植物揮發物質、光合作用、蒸騰作用等）、水的噴筒電效應、雷電等作用促使空氣發生電離，從而產生空氣負氧離子[29]。近年來，學者們主要研究了氣象因素[30]、時空因素[31]、植物因素[32]以及水體因素[33]對空氣負氧離子的濃度分布的影響。

研究表明，空氣負氧離子能夠促進人體新陳代謝，提高免疫力，增強人體機能的作用。其對人體的生理作用主要變現在以下幾方面：1）神經系統方面，能夠調節中樞神經系統，提高工作效率和改善睡眠[34]；2）呼吸系統方面，對肺的換氣和通氣功能有明顯改善作用，可以作為呼吸道和支氣管疾病的輔助治療手段，并且無任何副作用[35]；3）心血管系統方面，對于高血壓、高血脂以及冠心病等疾病的康復有促進作用，而且對人體心肺功能和心肌營養不良的狀態具有改善作用[36]；4）物質代謝方面，能夠促進人體內的碳水化合物、脂肪、蛋白質、水以及電解質的代謝，從而促進人體的生長發育[37]；5）免疫系統方面，可以提高免疫力和淋巴細胞增殖存活率[38]；6）血液系統方面，可以促進血紅細胞和紅細胞的增加，改善血脂，防治心腦血管疾病[37]。另有學者對不同環境中空氣負氧離子濃度與人體健康功效的關系進行了較為深入的研究，認為：當空氣中負氧離子濃度較高時，具有自然痊愈力、殺菌、增強人體免疫力的作用；當空氣中負氧離子濃度較低時，將會誘發人體生理障礙，如空調病癥狀[39]。

1.4 空氣中臭氧與人體健康

隨著經濟的迅猛發展，在高速發展的大城市區域，臭氧已經成為主要的大氣污染物之一[40]。目前，學者對近地面臭氧的研究主要集中在臭氧的來源、污染現狀以及對人體的危害等方面。

有學者對臭氧的來源做了深入的研究，研究結果表明，有將近一半的臭氧來自光化學反應[41]。有學者對國內空氣中臭氧的時空分布特征進行了全面的研究，研究表明：日照強度對空氣中臭氧濃度影響顯著，具體表現為白天濃度高，夜間濃度低；空氣中臭氧濃度變化具有季節性，冬季濃度低，夏季濃度高；空氣中臭氧濃度分布還具有區域性，經濟較發達地區如京津冀、長三角以及珠三角的臭氧濃度相對較高，空氣質量相對較好的東北地區、東南沿海和西部地區的臭氧濃度則相對較低[42]。分析認為，造成臭氧濃度分布時空特征明顯的因素除了汽車尾氣的排放，還與溫度、濕度、紫外輻射以及大氣壓強等氣象因素有顯著相關[42]。

臭氧具有強氧化性，能夠殺死空氣中的某些細菌和微生物，空氣中少量的臭氧讓人有“新鮮”的感覺[43]，但過量的臭氧對人體有毒害作用。研究表明，臭氧對血液循環系統、呼吸系統、免疫機能以及上皮組織有顯著影響，人體吸入過量的臭氧甚至會損傷DNA，具有遺傳毒性效應[43]。在臭氧濃度對人體健康的影響方面，研究認為：每日最大8 h臭氧濃度與每日全死因死亡率之間存在顯著的相關性，大氣中臭氧濃度每增加10 μg·m-3，人群非意外總死亡率、心血管系統疾病和呼吸系統疾病死亡率均增加0.4 %以上[44]。

1.5 小氣候與人體舒適度

居住區小氣候對于改善人居環境、提升生活品質和促進城市發展起著重要作用[45]。小氣候對人體健康的影響是復雜多變的，學者們為了反應小氣候對人體健康的影響，引入了人體舒適度這一度量標準。目前，大多數研究主要集中對基于小氣候的人體舒適度指標、小氣候類型以及影響小氣候的環境因素等方面進行較為深入的研究。

人體舒適度是是一個綜合指標，指的是人體對小氣候中溫濕度、風速、光照輻射等氣象要素的生理感受，是從氣象角度評價人體處在不同小氣候的舒適感的一項生物氣象指標[45]。氣候中溫濕度、風速、光照輻射等氣象要素通過對內分泌系統、消化器官以及體溫、平衡機能等人體生理功能的調節而影響人體健康[46]。

最初對人體舒適度研究的目的是為軍隊士兵服務，隨著科技水平和生活質量的提高，逐漸轉向生產生活領域[47]。對人體舒適度指標的研究主要是依據生理反應或主管感受來評價的，可分為冷環境指標和熱環境指標。風寒指數[47]是研究的較多的冷環境指標；熱指數、體感溫度、不舒適指數以及濕球黑球溫度等在熱環境指標中運用較多[48～50]。在實際運用當中，學者們根據不同區域、不同季節衍生出幾十種人體舒適度指標模型，有學者根據區域和季節的特征將我國小氣候研究劃分為三大區域，分別是夏熱冬冷氣候區、濕熱氣候區、寒冷氣候區[45]。同時，探討了地形、水體、植物群落以及建筑等因素對小氣候的影響。研究表明，地形對小氣候的溫濕度、太陽輻射以及風環境等均有顯著影響[51]；水體對小氣候的影響更為明顯，尤其是水體面積、水體流速對小氣候的溫濕環境、熱輻射以及負氧離子濃度等均有顯著影響[52]；植物群落對小氣候的影響主要體現在植物種類、植物群落結構、植物揮發物質種類等對小氣候的溫濕度、負氧離子濃度以及含菌量等方面的影響[53～54]；建筑對小氣候的影響主要體現在建筑布局、建筑形式以及建筑用材等方面[55～56]。

1.6 環境噪度與人體健康

噪音是指一切對人的生活或者工作有妨礙的聲音，隨著城市化發展，城市噪聲污染已經成為重要的環境污染，并嚴重影響城市居民的人體健康[57]。近年來，專家學者對噪音的研究主要集中在噪音的來源、對人體的危害以及對噪音的控制和管理等方面。

噪音污染來源主要有生活噪音、交通噪音、工業噪音以及施工噪音。其中，交通噪音占所有噪音來源的70%，被認為是最主要的噪音污染來源[58]，也是學者們研究的最多的一個噪音來源。噪音對人體的危害首先體現在聽覺上：研究表明，當噪音超過80 dB時，會使人心煩意亂而無心工作，工作效率降低明顯；當噪音超過115 dB時，會損傷聽覺，長時間暴露在高分貝環境下甚至會致使耳聾[59]。噪音污染還會對人體的心血管系統、神經系統、生殖系統、消化系統以及內分泌系統等均有不同程度的危害[60～63]。

為應對噪音污染給人們帶來的諸多危害，在國家層面出臺一系列必要的措施用于防治噪音污染，例如《城市軌道交通車站站臺聲學要求和測量方法》和《城市軌道交通列車限值和測量方法》在2006年開始實施，對于軌道交通的噪音排放做了規范化要求；2008年10月，《工業企業廠界環境噪聲排放標準》以及《社會生活噪聲排放標準》開始實施，這是對生活噪音和工業噪音的排放要求，說明噪音污染已經引起了政府部門的重視。噪音污染的控制和管理除了國家層面出臺一系列標準和措施外，還可以控制傳播途徑：通過在交通要道旁種植樹木或建立隔音擋板，以及在建筑施工場地建立隔音圍墻等措施，建立起有效的噪音污染隔離網絡，可以切斷噪音的傳播途徑；同時，對于吸聲材料、消聲材料以及隔聲材料的研究與使用，也可以有效地降低環境噪音對人們的危害；還有學者提出，利用媒體加大環保宣傳力度，提高人們對噪音污染防治的環保意識具有一定的積極作用[64]。

2 研究現狀分析及展望

室外建成環境與居民的起居生活息息相關，在國家大力推行“健康中國”建設的背景下，人居環境與人體健康關聯性問題成為醫學、生態學、城鄉規劃以及風景園林等學科的研究熱點，不同學科在研究室外建成環境對人體健康的影響時，所選的研究對象、研究方法與模式以及研究范疇均有所不同。

2.1 整體看待環境因子，綜合分析降低誤差

在研究對象方面，由于室外建成環境相當復雜，多數國內外學者均對其進行分解研究，大都只研究其中的某一個因子或者幾個因子對人體健康的影響。但是，環境因子相互之間會有促進或拮抗作用，例如溫度和濕度對空氣負離子濃度及臭氧濃度的影響、臭氧濃度對空氣含菌量的影響等。由此可見，某一環境因子的變化會引發其他相關環境因子的一系列變化。因而單獨研究某一環境因子對人體健康的影響，會出現數據不準確或結果可信度不高等問題。綜上，未來的研究需要將室外建成環境當成一個整體看待，要將各個環境因子相互之間的影響考慮在內，綜合分析，降低誤差。

2.2 采用先進研究手段，構建良性循證研究

在研究方法與模式方面，數據收集方式主要有儀器測量、網絡收集及調查問卷等形式；在后期分析數據時，回歸分析是絕大多數學者所采用的分析手段。多數學者止步于回歸分析，并沒有進一步深入研究。近年來，國際上關于環境評估的研究方法主要有循證設計（EBD）、環境健康影響評估（EHIA）、建成環境使用后評估（POE）等，國內鮮有研究使用這些方法。將回歸分析、循證設計、環境健康影響評估及建成環境使用后評估融入整個研究過程，利用回歸分析量化并分析環境與健康的關聯性，根據循證設計得出具體的建成環境設計策略，最后通過環境健康影響評估和建成環境使用后評估，對建成環境設計策略進行評估并給出更新策略，構建一個良性的循證式研究，將是未來國內在環境與健康關聯性研究領域的主要研究模式。

2.3 尋找精準研究范疇，解決居民健康問題

在研究范疇方面，由于森林、公園、綠地等區域的環境指標明顯高于市區，目前大多數關于環境與健康關聯性的研究所選范疇為以上區域，而選擇以人們關系最為密切的住宅區為研究范疇的課題較少，尤其針對環境因子與人體健康矛盾相對較突出老舊住區的相關研究甚少，因此研究成果往往不能直接指向解決居民的健康問題。面對城市化進程的高速發展，老舊住區逐漸不能滿足人們對居住環境的要求，如今大部分老舊住區面臨建筑密度大、采光通風差、基礎設施不完善、室外環境景觀差等一系列問題，嚴重影響城市居民的生活質量及身體健康。因此，研究老舊住區的環境因子與人體健康的關聯性，從而實現對城市環境更新工作的準確指導顯得尤為重要。

3 結語

目前用于評價環境因子與人體健康的指標較為綜合且相對成熟的只有包含了溫度、濕度、風速等氣象因子的人體舒適度，而空氣顆粒物、空氣微生物、負氧離子、臭氧等化學因子以及噪音等物理因子對人體健康的影響更大。未來的研究將著眼于醫學和健康視角，選擇居住區為主要研究范疇，以室外建成整體環境為研究對象，運用循證設計、環境健康影響評估、建成環境使用后評估等先進科學的研究方法，將室外建成環境中氣象因子、化學因子以及物理因子綜合起來，并將各因子之間的協同作用和拮抗作用綜合考慮，構建一個完善的關于室外建成環境的人體健康度指標。而室外建成環境中水體、植物、園林小品等園林要素是各環境因子的直接影響因素，因此，研究人體健康度指標對居住區環境維護及更新將起到指導性作用。