煤炭消费减量化对公众健康的影响和可避免成本.pdf

2015/04煤炭消费减量化对公众健康的影响和可避免成本中国煤控项目自然资源保护协会（ NRDC）是一家国际非营利非政府环保机构，拥有逾 140 万会员及支持者。自 1970 年成立以来，以环境律师、科学家及环保专家为主力的 NRDC 员工们一直为保护自然资源、公共健康及环境而进行不懈努力。 NRDC 在美国、中国、加拿大、墨西哥、智利、哥斯达黎加、欧盟、印度等国家及地区开展工作。请登录网站了解更多详情 nrdc。本报告与 WWF 合作完成 :世界自然基金会（ WWF）是在全球享有盛誉的、最大的独立性非政府环保组织之一。拥有全世界将近 500 万支持者和一个在一百多个国家活跃着的网络。 WWF 的使命是遏止地球自然环境的恶化，创造人类与自然和谐相处的美好未来。为此我们致力于：保护世界生物多样性；确保可再生自然资源的可持续利用；推动降低污染和减少浪费性消费的行动。中国是世界煤炭生产和消费第一大国。以煤炭为主的能源结构支撑了中国经济的高速发展，但同时也对生态环境造成了严重的破坏。尤其是 2012 年以来反复出现的全国性大面积重度雾霾，严重威胁了公众的身体健康。为了应对气候变化、保护环境和减少空气污染，国际环保机构自然资源保护协会 (Natural Resources Defense Council, NRDC) 作为课题协调单位，与包括政府智库、科研院所和行业协会等 20 多家有影响力的机构合作，于 2013 年 10 月共同启动了“中国煤炭消费总量控制方案和政策研究”项目（中国煤控项目），为设定全国煤炭消费总量控制目标、实施路线图和行动计划提供政策建议和可操作措施，促使煤炭消费量在 2020 年前达到峰值，帮助中国实现资源节约、环境保护、气候变化与经济可持续发展的多重目标。了解更多详情，请登录 nrdc/coalcap。中国煤炭消费总量控制方案和政策研究( 中国煤控项目 )1. 煤炭生产过程中的职业病危害                                       62.中国煤炭燃烧利用所致环境人群健康危害评价              10燃煤造成的大气污染健康危害概述燃煤造成的室内空气污染健康危害概述燃煤所致温室气体排放相关健康效应概述3. 中国燃煤性 PM2.5减少的人群健康和经济效益分析       16分析步骤研究结果4. 结论                                                                              325.不确定性分析                                                                32目  录中国煤控项目4PM2.5PM2.5（ Particulate matter 2.5），中文名称为细颗粒物，指环境空气中空气动力学直径小于等于 2.5 微米的颗粒物。它能较长时间悬浮于空气中，其在空气中含量浓度越高，就代表空气污染越严重。相对危险度 相对危险度（ Relative Risk, RR）是流行病学中的一个概念，是指暴露组与对照组的危险度之比。95% 可信区间 是指在 0.95 的置信水平上，某参数真值的取值范围，即真实值有 95%的可能性落在该范围内。病因别死亡率 一定期间内，一定人群中，死于某病的频率。在本研究中，是指在一年内，常住人口中，死亡的频率。年龄别病因别死亡率 一定期间内，一个年龄组内的人群中，死于某病的频率。在本研究中，是指在一年内，一个年龄组的人群中，死亡的频率。超额死亡人数 指某一个地区人群中实际死亡人数与预期死亡人数之差。在本研究中特指死亡风险因素中包含 PM2.5造成的实际死亡人数与不包含 PM2.5的死亡危险因素造成的预期死亡人数之差。健康结局 本研究中特指与细颗粒物 PM2.5相关的不同病因别死亡结局。我们选取四种死亡结局作为研究终点：缺血性心脏病（ Ischemic heart disease，IHD）, 脑卒中（ Stroke）, 肺癌 （ Lung cancer）, 慢性阻塞性肺部疾病（ Chronic obstructive pulmonary disease, COPD）。ICD-10 ICD-10 是第十版国际疾病分类（ 10th revision of the International Statistical Classification of Diseases and Related Health Problems）的简称。国际疾病分类是世界卫生组织制定的国际统一疾病分类方法。术语列表煤炭消费减量化对公众健康的影响和可避免成本5室外空气污染是我国第四大致死因素，化石能源尤其是煤炭使用的环境和健康成本不容忽视煤炭是我国的基础能源和重要原料，在国民经济中占有重要的战略地位。自建国以来，我国的能源结构一直以煤炭为主，煤炭约占中国能源消费的七成。随着经济的快速发展，中国已成为全世界煤炭开采量和消费量最大的国家，我国的煤炭消费占世界煤炭消费总量的 50% 左右。快速增长的能源生产和消费也产生了严重的环境和生态问题 , 对人群健康造成了不良效应。这些不良效应可以分为直接健康效应和间接健康效应。直接健康效应是指从事煤炭开发和生产的职业人群接触煤炭相关工作而导致的尘肺病、职业中毒以及事故伤亡等职业危害；间接健康效应是指煤炭利用过程中释放的污染物（细颗粒物，硫氧化物，氮氧化物等）对暴露人群健康所造成的影响。同时煤炭使用所导致的大量二氧化碳排放，是气候变化的罪魁祸首，另外还有燃煤产生的各种痕量重金属元素以及有毒非金属元素（例如汞及其化合物）的释放，都对人体的健康造成了很大的危害。 2012 年全国烟粉尘排放量高达 1234.3 万吨。其中大部分排放集中在电力热力生产供应业、燃煤锅炉、非金属矿物制品业和黑色金属冶炼业等重点煤炭消费行业，约占全国排放总量的 80%。而 2012 年发布的全球疾病负担报告也指出室外空气污染是我国第四大致死因素，化石能源尤其是煤炭使用的环境和健康成本不容忽视。本报告以 2012 年的数据为基础，对煤炭生产和使用过程中对人体健康的影响进行了分析，从定性和定量两个方面分析煤炭控制后的健康收益。与现实中体现供需关系的经济成本不同，我国的煤炭生产相当部分的健康成本没有体现在目前的定价机制中，因而是“隐藏”在价格之后的“真实成本”。由于对其真实健康成本的忽视，企业和居民在使用时也常常忽略其对健康的损害，进而导致化石能源的过度使用。本研究的目的即是揭示煤炭生产和消费中产生的人群健康效应，为制定更合理的能源和公共卫生政策提供科学依据。中国煤控项目6煤炭生产过程中的职业病危害1煤炭消费减量化对公众健康的影响和可避免成本72012 年我国共报告尘肺病新病例 24206 例，54.52% 分布在煤炭行业我国煤矿企业众多，从业人员数量较大，职业危害严重，其中以粉尘危害最为突出。我国煤炭行业职工职业性损伤主要表现为尘肺病，这也是我国目前最严重的职业病，其中煤炭行业尘肺病病例约占全国尘肺病患者总数的 50%。据卫生部门统计1，新中国成立至 2012 年末，全国累计报告职业病 807269 例，其中，累计报告尘肺病 72148 例，死亡 150643 例，现患 576505 例；累计报告职业中毒 50851 例。其中 2012 年我国共报告尘肺病新病例 24206 例，占职业病总例数的 88.27%， 95.01% 的病例为煤工尘肺和矽肺，分别为 12405 例和 10592 例， 54.52% 分布在煤炭行业。尘肺发病工龄有缩短的趋势，超过半数的病例分布在中、小型企业。本研究对近 30 年国内关于煤矿工人尘肺的调查进行了系统综述，在Meta 分析基础上得到合并的尘肺检出率，并以此反映煤矿工人尘肺病患病现状。综述文献基本情况：共检索 2621 篇，再通过排除研究中对既往尘肺数据数据的统计综合及对尘肺患者的分析，最终纳入 33 篇文献（图 1 及图 2），累计检查人数为 89666 例，检出人数为 4239 例。图 1  文献筛选流程图中国煤控项目8图 2  中国煤矿工人尘肺检出率 meta 分析的森林图煤炭消费减量化对公众健康的影响和可避免成本9研究结论：中国煤矿工人长期的职业暴露与煤工尘肺的发生有显著正相关（图 3），煤工尘肺的综合检出率为 4.85%。提示我国煤炭产生对职业人群的健康危害是长期和显著存在的。根据中国煤炭科学研究院的研究显示，如果能有效控制煤炭的消耗，使其总量在 2020 年达到峰值，可明显减少每年职业病的发病人数。图 3  中国煤矿工人尘肺检出率 meta 分析中国煤控项目102中国煤炭燃烧利用所致环境人群健康危害评价煤炭消费减量化对公众健康的影响和可避免成本11燃煤造成的大气污染健康危害概述燃煤过程中释放大气污染物，包括二氧化硫、氮氧化物和颗粒物等。其中细颗粒物 PM2.5不仅是构成雾霾的主要元凶，对人体健康也有重要的影响。细颗粒物 PM2.5是空气动力学当量直径小于 2.5 M 的颗粒物质，主要由燃烧过程产生，如煤炭燃烧、汽车尾气等。由于 PM2.5粒径很小，与PM10或粒径更大的颗粒物比较，有更大的比表面积，这为一些化学物质、细菌和病毒提供了载体，携带重金属的能力也较强。 PM2.5不能被鼻孔、喉咙所阻挡，能通过呼吸系统被直接吸入人体，沉积到肺泡，甚至可通过肺直接吸收而到达体内其他器官。如果长期吸入含有 PM2.5的污染空气，会导致人体呼吸系统和其他器官系统和组织结构的损害。Pope 等2对美国癌症协会进行的一项队列研究分析表明，在 1982-1998 年间， PM2.5每增加 10 g/M3，全死因死亡率、心肺疾病死亡率和癌症死亡率分别升高 4%、 6% 和 8%；生活在污染严重的城市，患肺癌的风险比清洁城市高 10-15%。美国大波士顿地区、芬兰赫尔辛基和我国北京的研究表明， PM2.5对心血管疾病的发病、急诊和死亡率也有显著影响，可使心肌缺血而导致心血管疾病，包括心血管系统的动脉粥样硬化、心律失常和缺血性疾病3-5。对呼吸系统的影响PM2.5通过呼吸进入人体后，可破坏呼吸道防御机能，并通过炎症反应和氧化应激对肺部造成损害。一方面， PM2.5进入肺内后，作为肺部防御的一道重要屏障，肺泡巨噬细胞将整个颗粒物吞噬，在颗粒物的刺激下肺泡巨噬细胞释放出一系列细胞因子和前炎症因子，而前炎症因子又进一步刺激肺上皮细胞、成纤维母细胞、内皮细胞等，使其分泌粘附因子及细胞因子，这些粘附因子及细胞因子使各种炎症细胞（如中性粒细胞、巨噬细胞、单核细胞、多形核白细胞等）聚集，从而导致炎症发生6。另一方面，颗粒物表面吸附的有机物，能够诱发细胞氧化应激损害，导致脂质、遗传物质如果长期吸入含有PM2.5的污染空气，会导致人体呼吸系统和其他器官系统和组织结构的损害中国煤控项目12PM2.5通过呼吸进入人体后，可破坏呼吸道防御机能，并通过炎症反应和氧化应激对肺部造成损害。 PM2.5对于处于发育期的儿童肺功能有明显的影响和蛋白质的损伤7，其致毒的机理与有机物进入生理环境后产生的自由基有关8。 时宗波等对城市大气可吸入颗粒物对质粒 DNA 的氧化性损伤研究表明：北京市 PM2.5较 PM10对 DNA 的氧化损伤能力更强， PM2.5的生物活性更大，这是由于粗颗粒物主要由矿物组成，表面携带的活性氧含量低9。对心血管系统的影响PM2.5也可以通过多个途径影响心血管系统的正常功能。第一，细颗粒可以引起肺部的氧化应激和炎症反应，继而引发全身性炎症反应，大量炎症因子可造成内皮损伤、血液动力学改变等心血管系统损伤10,11；第二，细颗粒可直接通过刺激肺部神经反射破坏交感和副交感神经的平衡，使自主神经系统对心脏功能的调控出现紊乱；第三，细颗粒的一些可溶性成分以及超细颗粒也可能穿过肺泡上皮细胞进入血循环而对心脏产生直接作用12；第四， PM2.5进入血液，作用于心脏。 PM2.5对心脏频率的影响，可能不仅由交感和副交感神经的紊乱引起，也可能有细颗粒对心脏本身的直接作用13-16；第五， PM2.5可以引起红细胞数上升，从而使血粘度增加，而血粘度增加是导致心血管疾病的危险因素17。国外已经有大量流行病学研究资料提示， PM2.5的浓度上升可以增加心肺血管疾病发生的风险。 NeMMar 等18-20人与 Peters 的研究均发现大鼠短期暴露于 PM2.5后发生心肌梗死的危险性即会上升，并发现这是由于PM2.5可以由肺快速进入循环系统所致。 Creason 等21以人群为研究对象的研究仅在女性中发现，个体 PM2.5的接触量与红细胞、血红蛋白浓度有明显关系( PM2.5每上升 10 g/M3，红细胞数上升 2.3%， P 和 PM 的物理和化学特征及生物活性研究 Z. 中国矿业大学 ( 北京校区 )10 黄雪莲，金昱，郭新彪，等. 沙尘暴 PM_(2.5)、 PM_(10)对大鼠肺泡巨噬细胞吞噬功能的影响 J. 卫生研究 . 2004(02): 154-157.11 时宗波，邵龙义， T. P. Jones，等 . 城市大气可吸入颗粒物对质粒 DNA 的氧化性损伤 J. 科学通报 . 2004(07): 673-678.12 Peters A, Liu E, Verrier R L, et al. Air pollution and incidence of cardiac arrhythMiaJ. EpideMiology. 2000, 11(1): 11-17.13 郑灿军，王菲菲，郭新彪. 大气 PM_(2.5)对原代培养大鼠心肌细胞的毒性 J. 环境与健康杂志. 2006(01): 17-20.14 Geng H, Meng Z, Zhang Q. Effects of blowing sand fine particles on plasMa MeMbrane perMeability and fluidity, and intracellular calciuM levels of rat alveolar MacrophagesJ. Toxicol Lett. 2005, 157(2): 129-137.15 Jia G, Wang H, Yan L, et al. Cytotoxicity of carbon nanoMaterials: single-wall nanotube, Multi-wall nanotube,  and fullereneJ. Environ Sci Technol. 2005, 39(5): 1378-1383.16 Gurgueira S A, Lawrence J, Coull B, et al. Rapid increases in the steady-state concentration of reactive oxygen species in the lungs and heart after particulate air pollution inhalationJ. Environ Health Perspect. 2002, 110(8): 749-755.17 Donaldson K, Stone V, Seaton A, et al. AMbient particle inhalation and the cardiovascular systeM: potential MechanisMsJ. Environ Health Perspect. 2001, 109 Suppl 4: 523-527.18 NeMMar A, Hoet P H, Vanquickenborne B, et al. Passage of inhaled particles into the blood circulation in huMansJ. Circulation. 2002, 105(4): 411-414.19 NeMMar A, Vanbilloen H, Hoylaerts M F, et al. Passage of intratracheally instilled ultrafine particles froM the lung into the systeMic circulation in haMsterJ. AM J Respir Crit Care Med. 2001, 164(9): 1665-1668.20 NeMMar A, Hoet P H, Dinsdale D, et al. Diesel exhaust particles in lung acutely enhance experiMental peripheral throMbosisJ. Circulation. 2003, 107(8): 1202-1208.21 Creason J, Neas L, Walsh D, et al. Particulate Matter and heart rate variability aMong elderly retirees: the BaltiMore 1998 PM studyJ. J Expo Anal Environ EpideMiol. 2001, 11(2): 116-122.22 Jacobson L S, Hacon S S, Castro H A, et al. Association between fine particulate Matter and the peak expiratory flow of schoolchildren in the Brazilian subequatorial AMazon: a panel studyJ. Environ Res. 2012, 117: 27-35.煤炭消费减量化对公众健康的影响和可避免成本3523 Li N, Nel A E. Role of the Nrf2-Mediated signaling pathway as a negative regulator of inflaMMation: iMplications for the iMpact of particulate pollutants on asthMaJ. Antioxid Redox Signal. 2006, 8(1-2): 88-98.24 Yu Y, Guo H, Liu Y, et al. Mixed uncertainty analysis of polycyclic aroMatic hydrocarbon inhalation and risk assessMent in aMbient air of BeijingJ. J Environ Sci (China). 2008, 20(4): 505-512.25 Liu L B, Hashi Y, Liu M, et al. DeterMination of particle-associated polycyclic aroMatic hydrocarbons in urban air of Beijing by GC/MSJ. Anal Sci. 2007, 23(6): 667-671.26 Jia Y, Stone D, Wang W, et al. EstiMated reduction in cancer risk due to PAH exposures if source control Measures during the 2008 Beijing OlyMpics were sustainedJ. Environ Health Perspect. 2011, 119(6): 815-820.27 Miller R L, Garfinkel R, Horton M, et al. Polycyclic aroMatic hydrocarbons, environMental tobacco sMoke, and respiratory syMptoMs in an inner-city birth cohortJ. Chest. 2004, 126(4): 1071-1078.28 Kraus U, Breitner S, Schnelle-Kreis J, et al. Particle-associated organic coMpounds and syMptoMs in Myocardial infarction survivorsJ. Inhal Toxicol. 2011, 23(7): 431-447.29thelancet/journals/lancet/article/PIIS0140-6736(13)61611-6/abstract30 Guy Hutton and Bettina Menne. EconoMic Evidence on the Health IMpacts of CliMate Change in Europe. EnvironMental Health insights. 2014,8:43-52.31 Jonathan A. Patz, MD, MPH; Howard FruMkin, MD, DrPH; Tracey Holloway, PhD; Daniel J. ViMont, PhD; Andrew Haines, MBBS, MD. CliMate Change Challenges and Opportunities for Global Health. JAMA. 2014,312(15):1565-1580.32 Checkley W, Epstein L D ,GilMan R H ,et al. Effect of El Nio and aMbient teMperature on hospital adMissions for diarrhoeal diseases in Peruvian children.环保纸印刷