当前的世界环境

介绍

不仅需要持续监测和收购空气污染物的知识，不仅需要在给定位置评估空气质量，而且需要了解和解决几个环境问题。由于其已知的不良人体健康影响，空气污染是一种不断增长的环境问题。^1，2全球每年有460万人因暴露于高水平的空气污染物而死亡。^3.暴露于空气污染物与呼吸、心血管疾病和心肺死亡的发生之间的相关性在文献中有很好的记载。^4-6例如，臭氧(O_3.），光化学氧化剂有助于确定大气氧化能力，^7.可对人类健康和生态系统造成直接的不利影响。^{8 - 11}此外，硫酸和硝酸以及硫酸盐和硝酸盐气溶胶是二氧化硫(SO)氧化的结果₂)和氮氧化物(NO_X）.这些细小的气溶胶粒子可以有效地引起能见度下降，并通过吸收和散射太阳辐射来调整辐射收支。¹²此外，大气颗粒物含有多种有害的无机物，包括金属和硫化合物。

肺损伤、支气管收缩和感染发生率增加均与金属空气污染有关。¹³哮喘和慢性阻塞性肺病与直径小于10 μm的颗粒(PM)有关₁₀）.¹⁴一些研究表明PM可能没有较低的阈值₁₀- 相关的健康问题。¹⁵因为PM的大部分质量₁₀不危险，损坏是由PM造成的₁₀可以主要归因于小颗粒，特别是那些直径小于0.1μm的那些。即使当它们在较大的颗粒中发现时，这些小颗粒也可以对肺部毒性毒性。¹⁴

20世纪70年代和20世纪80年代的许多研究发现了健康与低浓度的环境颗粒之间的联系。教皇（2000）的科学研究表明，短期突然暴露于10μg/ m^3.下午₁₀可能导致日常死亡率增加0.5％至1.5％。¹⁶它还可能增加住院治疗和保健访问呼吸系统和心血管疾病，并产生增强的咳嗽和哮喘爆发。成人和儿童中的各种心肺问题，有些导致死亡率，已与长期暴露有关至5μg/ m^3.直径小于2.5 μm (PM_2．5)高于背景水平。¹⁷几项研究发现，呼吸道疾病和过早死亡主要归因于可吸入颗粒物_2．5．^18-19一项为期16年的研究对美国6个城市的数据进行了研究，发现人们生活在空气中颗粒物浓度高于PM的地区₁₀“标准”的寿命比生活在空气中颗粒物浓度较低地区的人短两年。^4.如果它们涂覆有第一行过渡金属（金属）在可能有毒的氧化反应（如钛（Ti），钒（V），铬（Cr），锰（CR），锰（Mn），铁（Fe），钴（CO），镍（Ni）和铜（Cu）。^{20日至21日}一般而言，微粒有毒微量金属对环境的污染会对接触者的健康造成严重损害。^{22日至26日}这些有毒的微量金属可能对空气中颗粒物的毒性有重要贡献。²⁷一些研究已经证实了镉(Cd)、钴(Co)、铬(Cr)、镍(Ni)、铅(Pb)、砷(as)和硒(Se)等几种颗粒有毒微量金属的致癌作用。^{28 - 29日}

方法和数据

为了确定研究期间的空气污染水平和趋势，以及个人污染物对利雅得城市环境空气质量退化的相对意义，有必要调查具有良好诊断指标的可靠数据库记录。为此目的，高质量的空间和时间空气污染物浓度和相应的空气质量指数是必需的。因此，已使用KACST空气质量监测网络记录的空气污染物的浓度，并集成到易于解释的空气质量指标中。AQI是一种工具，简化了以标准污染物指数浓度的形式向公众报告空气质量。索引的规模分为六个一般类别，与健康信息相关联，这些类别传达了空气质量和污染物特异性健康效应和敏感群体的健康影响，以便个人可以采取预防行动来减少关注的暴露。^30、31日

KACST空气质量监测网概述

在沙特阿拉伯王国各政府机构的相互了解和合作下，建立了利雅得市空气质量监测网。利雅得市遭受了大量以灰尘和其他有毒化学品形式存在的空气污染，这对城市居民的健康构成了持续的威胁。人们认识到，由气象和环境理事会(PME)运营和维护的现有监测设施对利雅得这样一个不断扩大的城市来说是不够的，因此决定进一步扩大监测网络。几名政府官员参加了关于建立这一网络的讨论和可行性研究，几个机构的联合合作对其执行是必不可少的。阿卜杜勒阿齐兹国王科技城(KACST)的自然资源与环境研究所(neri)主动在沙特首都建设了这一网络。1999年，在KACST的驻地建立了第一个监测站，然后该网络扩展到分布在整个城市的5个监测站。该网络定于1999年开始运行，只有三个站点，即KACST (KT)、国民警卫队医院(NG)和Al-Shifa (SH)。2002年6月，设立了两个新的监测站，即阿齐齐亚(AZ)和拉布瓦(RB)。这些监测站的位置是根据它们的地理位置以及它们在代表区域空气质量方面的重要性而选择的。这些空气质量监测站既能监测气象变量，又能监测空气污染物。 The type of sensors used with their respective method of monitoring for the pollutants utilized in this study are: NO, NO₂也没有_X-化学发光;CO-Dual梁NDIR;O._3.-uv photometer;和H.₂年代,所以₂紫外荧光。图1显示了利雅得城内监测站的地理位置。

计算空气质量指数

标准限制。平均污染水平以匹配标准限制并标准化以匹配索引断点。在本研究中，选择PM的AQI计算的平均时间₁₀,所以₂， CO和O_3.分别为24、24、8和8小时，并按照USEPA^30.索引程序（表1）。

涵盖大约六年（1999-2004）的空气质量数据用于计算指标值。下午₁₀所以₂每天的平均值来匹配断点。一氧化碳(CO)和臭氧(O_3.)平均每8小时。然而，平均每小时O_3.由于8小时平均值不超过USEPA设定的0.374ppm限制以来被认为不被认为。没有为二氧化氮定义短期空气质量标准（没有₂）;相反，USEPA提供了报告说明的指导方针₂在200-500的指数范围内，对应于NO的0.65-2.04 ppm_2.^30.因此aqi for no₂因为利雅得从未经历过如此高浓度的二氧化氮。

结果与讨论

趋势分析

本节以KACST空气质量监测网对环境空气质量的监测为基础，根据沙特阿拉伯气象和环境(PME)标准，讨论了空气污染趋势，并对利雅得市空气质量进行了评估。众所周知，空气污染水平受到当地气候条件变化、排放和居民日常活动的影响。空气污染水平的趋势并不总是很明确。然而，图2显示除只有三个月数据的1999年以外的研究期间，平均CO水平明显上升。该数据提供了研究期间利雅得空气质量网络的年平均和1小时最大CO水平。在6年的时间里，全市的年平均趋势线(从~0.65到~1.1 ppm波动)远远低于35ppm的标准。在研究期间，每年的1小时最大值在1999年的17.2 ppm和2004年记录的最低值6.8 ppm之间(图2)。在研究期间，当污染物值显示高于标准环境水平时，该网络记录了任何超标情况。在研究期间，没有一小时的一氧化碳含量超标记录(表2)。

表2:研究期间按机动设备和机动设备标准所录得的年度超出纪录。

如图2所示，平均趋势平均不₂水平在研究期间。一般没有₂水平远低于50 PPB年度PME标准。研究时期的空气监测测量显示了年度算术意味着没有₂浓度不到50 ppb年度PME标准的三分之一。在2003年期间，录制的最高年度平均值₂为29 ppb, 2001年最低，为13.5 ppb。研究期间，每年1小时的最高数值从2003年的462.81 ppb至2000年的最低记录值114.62 ppb(图2)₂算术平均数在2003年只有一次被超越(表2)_3.水平(图2)。这个数字提供了每年的平均水平和最多一小时的工作时间_3.研究期间利雅得空气质量网络的水平。在6年期间，全市的年平均趋势线(从~9.01到~28.17 ppb)远低于150 ppb标准。在研究期间，每年的1小时最高值由2003年的147.28 ppb至1999年的89.8 ppb之间(图2)_3.在研究期间，在城市记录了标准。

如图2所示，PM平均下降趋势₁₀（灰尘）在研究期间。平均PM.₁₀水平高于80μg/ m^3.年PME标准(请记住，该地区沙尘暴/沙尘暴和干旱造成的异常高的自然背景浓度在这里发挥了重要作用)。6年间，全市年均趋势线为~82.28 ~ ~146.85 μg/m^3.）.研究期间1小时的年最大值为915.7 μg/m^3.2000年的最低记录值为895.4 μg/m^3.(图2)。除一九九九年(不完全年份)外，所有年份均有超过数字。超过1日的个案最多(36宗)发生在2003年(表2)。

尽管平均₂除1999年外，全市监测的空气质量水平呈下降趋势，除1999年和2004年外，全年均高于20ppb的空气质量标准，如图2所示。在研究期间，全市年平均SO₂空气质量网络站点浓度范围在~11.04 PPB ~ 46.85 PPB之间。在研究期间，每年1小时的最高数值从2003年的617.5 ppb至1999年的最低记录值239.86 ppb(图2)。从1999年至2004年，全市范围内超过1小时和1天标准的数字见表2。在研究期间，除1999年外，所有年份均有1小时的数据超越，而除2004年外，所有年份均有1天的数据超越。1小时的最高违章次数为15次，1天的最高违章次数为19次。

平均年度H₂在研究期间，全市范围内的年平均H₂空气质量网络站点S浓度范围为~7.08 ~15.77 ppb。在研究期间，每年1小时的最大值在2002年为181.15 ppb, 1999年的最低记录值为51.2 ppb(图2)。从1999年到2004年，全市范围内超过1小时和1天标准的次数见表2。在研究期间，除一九九九年及二零零四年外，所有年份均有1小时以上的个案，而除二零零四年外，所有年份均有1天以上的个案。其中，1小时的超标次数最多，为7次，1天的超标次数最多，为16次。

分解分析和相对污染物的重要性

为了了解空气清洁度和可能与人类健康的相关性，对空气质量指数进行了分解分析。空气质量在“好”范围内被认为是干净的，因为“好”空气对人类的健康没有明显的影响。分解分析显示，平均约71%的测量结果显示空气质量指数为“良好”，在此基础上，可能对利雅得城市居民的健康几乎没有影响(图3f)。其余29%的测量结果显示“中度”污染或以上，主要是由PM引起的₁₀（〜74％）。所以₂是第二大污染物，占空气污染的24%。两个啊_3.CO对空气污染的贡献非常有限，分别为近2％和0.52％。

这些污染物的地理分布显示，利雅得东北部的空气最干净，其中NG的清洁空气比例最高(75.35%)，而利雅得西北部的空气污染最严重(KT的清洁空气比例为69.05%)(图3a)。利雅得东南部的总理人数最高₁₀和CO污染水平和最低的所以₂污染水平分别为AZ污染的空气有贡献达到近86％，11.52％和1.77％（图3E）。O._3.对整个利雅得的空气质量几乎没有影响，除了东北部的NG站，那里的臭氧对污染空气的贡献几乎为5.64%(图3b)。

个别污染物的空气质量指数分析

空气质量指数提供有关空气清洁程度或污染程度的信息，以及公众可能关注的相关健康影响。它关注的是人类在呼吸污染空气后几小时或几天内所经历的健康影响。美国环保局将空气质量指数分为六类，每一类对应不同的健康水平。这些类别分别是良好、适中、对敏感群体不健康、不健康、非常不健康和危险。以美国环保局空气质量指数为基础，对5种标准空气污染物进行了比较包括颗粒物(PM .₁₀）.在六年期间收集的数据表明PM₁₀为城市居民的最高污染贡献最大的贡献。平均值为15.8％的指数值记录在0-54μg/ m的范围内^3.对应的是“良好”指数和相对清洁的空气。大多数指标值(平均约61%)都在PM对应的“中等”范围内₁₀浓度在55-154μg/ m的范围内^3.．

美国环保局定义了PM的最终“危险”范围₁₀从425到604μg/ m^3.，随着此范围的任何内容对健康产生同样的不良影响。但是，利雅得偶尔会经历下午₁₀浓度高达1000µg/m^3.．因此，美国环保署的空气质量指数为PM₁₀修改为计算上范围内指标值的百分比为425-1000µg/m^3.据估计，全市2.57%的指数值在这个范围内。这样高的指标值对应着利雅得市的自然特征沙尘暴。PM的地理分布₁₀AQI(图4)表明城市东南部(AZ) PM最大₁₀污染对空气质量（最容易受到沙尘暴）的影响，而东北部（NG）则具有最低点₁₀污染影响。

所以₂据估计是利雅得的第二大污染物。在0 ~ 34 ppb范围内，“良好”空气质量指数平均为72%，而在35 ~ 144 ppb范围内，“中等”空气质量指数约为27.38%。SO的地理分布₂空气质量指数(图5)表明，城市东南部(AZ)的SO最少₂污染对空气质量的影响，而城市西北部（KT）最伟大的₂污染影响。

据记录，利雅得的一氧化碳浓度非常低。大部份记录的数值均在“良好”范围内(平均为99.41%)，数值低于0.4 ppm，只有少数“中等”空气质量(平均为0.6%)在4.5-9.4 ppm范围内。从地理上看，城市南部在“中度”空气质量范围内的浓度较高，AZ和SH的记录指数分别为1.98%和0.6%。

O._3.指数是根据8小时的平均值计算的。美国环保局建议在O浓度范围较高的情况下使用小时平均值_3.超过374 ppb，但利雅得市没有记录臭氧值超过84 ppb的8小时平均值。O._3.在利雅得记录的浓度非常低。大多数记录的值都在“良好”指数范围内(平均98.06%)，值小于64 ppb，只有少数“中等”浓度(平均1.94%)在65-84 ppb范围内。从地理上看，城市北部在“中等”范围内的浓度较高，KT和NG记录指数分别为2%和5.64%。

结论

除SO外，所有被调查的污染物均呈上升趋势₂和H.₂S表现出下行趋势。在所有调查的污染物中，PM₁₀所以₂对城市居民构成最严重的健康威胁，因为它们出现在几乎所有的空气质量指数范围，而CO和O_3.对利雅得城市空气质量的影响非常有限。平均约71%的利雅得空气质量测量表明空气是干净的，而约29%的测量表明空气受到污染，主要是由PM造成的₁₀(~ 74%)等₂(~ 24%)。PM的地理分布₁₀空气质量指数显示，城市东南部的PM最高₁₀污染影响空气质量，而东北地区的PM最低₁₀污染影响。至于所以₂，这座城市东南有最低的₂污染对空气质量的影响，而这座城市西北部最高₂污染影响。一般而言，利雅得东北部采用最清洁的空气，在任何网站上的清洁空气百分比最高为75.35％，而利雅得西北部采用最污染的空气，在任何网站上的污染空气百分比最高为32.95％．目前在趋势和地理分布的空气污染和地理分布方面，以及利雅得等干旱城市环境中对公共卫生的可能影响为决策，城市规划的负责任当局提供了重要信息，也有助于保持环境可持续性。

本研究以人体健康影响为了解利雅得在利雅得的空气质量和可能的健康影响之间的初步方法，应用了USEPA AQI。这涉及将AQI应用于完全不同的环境，并且与其开发的完全不同的人口。在未来的工作中，我们将使用人口健康统计和空气质量数据来开始为利雅得市建立基线空气污染健康反应关系。

确认

作者感谢阿卜杜勒阿齐兹国王科技城(KACST)的支持。

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