【摘要】：隨著工業(yè)化的發(fā)展和城市化進程的加快,城市空氣污染日趨嚴重,導(dǎo)致近年來霧霾天氣明顯增多。大氣污染對人類健康的影響已經(jīng)日趨凸顯,備受科技界、醫(yī)療衛(wèi)生工作者及廣大民眾的關(guān)注。人們迫切希望政府及相關(guān)部門依據(jù)天氣和大氣污染狀況及時給出相關(guān)敏感性疾病預(yù)報,以便提前采取防護等措施最大限度地減少大氣污染對人體健康的不良影響。近年來,雖然國內(nèi)外諸多環(huán)境醫(yī)學(xué)工作者在大氣污染及其對人體健康影響與機理方面進行了相關(guān)研究,但相比于國外,國內(nèi)仍處于起步階段,此項研究仍需深入,其預(yù)報研究工作還比較少見。基于此,本研究在探明我國空氣污染時空分布特征的前提下,選取7個代表城市探析其污染氣象成因,進而選取北京和蘭州兩座重污染城市,研究其污染物濃度變化、氣溫變化以及二者協(xié)同作用對相關(guān)敏感性疾病發(fā)病的影響。并在上述分析研究的基礎(chǔ)上,建立了相關(guān)敏感性疾病預(yù)報模型,從而為我國開展相關(guān)敏感性疾病的預(yù)報服務(wù)提供理論和技術(shù)支持,同時為相關(guān)政府部門因地適宜地制定應(yīng)對大氣污染及其對人體健康影響的防控措施提供科學(xué)依據(jù)。本文的主要研究成果如下:1.利用2004-2013年近10年中國大陸120個重點城市API(Air Pollution Index)資料的研究結(jié)果顯示:API空間分布整體呈現(xiàn)由北向南降低的趨勢,北方城市存在幾個污染高值中心,分別為烏魯木齊、蘭州和北京,南方城市API全年穩(wěn)定在60左右;API季節(jié)均值整體呈“冬高夏低”的變化特點,呈冬春秋夏的順序排列,北方城市API的數(shù)值及年內(nèi)變幅均大于南方城市。從全國來看,PM10作為首要污染物已呈普遍現(xiàn)象。API時間序列呈現(xiàn)明顯1年或半年的準周期震蕩。2.利用2015年中國大陸366個城市的AQI(Air Quality Index)資料研究結(jié)果顯示:就全年而言,北方城市的AQI整體高于南方城市,京津冀地區(qū)和南疆盆地為全國污染高值中心。春、夏、秋三季,PM10是我國西北地區(qū)的主要污染物;而冬季PM2.5是華東和華中地區(qū)的主要污染物;夏、秋季節(jié)部分城市的O3污染也漸趨凸顯。3.通過分析研究我國7個典型代表城市(哈爾濱、北京、蘭州、烏魯木齊、南京、廣州)的空氣污染氣象參數(shù)的分布和變化規(guī)律及其與API間的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)逆溫層厚度年內(nèi)變化與API呈顯著正相關(guān),其年內(nèi)均值呈冬季厚、夏季薄;最大混合層厚度與API呈顯著負相關(guān),其年內(nèi)變化與逆溫層厚度正好相反,呈夏季厚、冬季薄的特征;穩(wěn)定能量與API呈顯著正相關(guān),其最大值出現(xiàn)在冬季,最小值出現(xiàn)在夏初,且北方城市的穩(wěn)定能量大于南方城市。因此,北方城市冬季污染重,是由取暖引起的污染排放量增加和由污染氣象參數(shù)反映的大氣邊界層擴散能力降低雙重作用造成的。同時還研究揭示了造成重空氣污染的溫度閾值,在該閾值附近,大氣層結(jié)趨于穩(wěn)定,此時風(fēng)速易達到最小,穩(wěn)定能量易接近最大,呈現(xiàn)出最不利于污染物水平輸送和垂直擴散的氣象條件,可作為空氣污染潛勢預(yù)報的一項重要指標。4.北京市和蘭州市3種主要大氣污染物pm10、so2和no2對疾病的影響存在滯后效應(yīng)。北京市上述3種污染物累積2d(5d)的重污染效應(yīng)對應(yīng)的呼吸(循環(huán))系統(tǒng)急診就診人數(shù)增加百分比(er)值均達到最大,蘭州市上述3種污染物累積6d的重污染效應(yīng)對應(yīng)的呼吸系統(tǒng)住院人數(shù)er值達到最大,且均通過α=0.01水平的顯著性檢驗,有統(tǒng)計學(xué)意義。在上述最顯著滯后時間下,pm10、so2和no2濃度每增加10μg/m3,對應(yīng)的北京市呼吸(循環(huán))系統(tǒng)疾病逐日急診就診人數(shù)er分別為1.72%(1.39%)、1.34%(1.56%)和2.57%(1.18%);對應(yīng)的蘭州市呼吸系統(tǒng)疾病住院人數(shù)er分別為0.45%、1.35%和3.02%。5.北京市污染物對兒童(≤14歲)和老年人群(≥65歲)呼吸系統(tǒng)疾病發(fā)病率的影響高于成人(15~64歲);對老年人群循環(huán)系統(tǒng)疾病發(fā)病率的影響高于兒童和成人。蘭州市污染物對兒童和老年人群呼吸系統(tǒng)疾病住院人數(shù)的影響高于成人,尤其對兒童,影響最顯著。簡言之,就呼吸系統(tǒng)疾病而言,污染對老年和兒童脆弱人群影響最顯著;就循環(huán)系統(tǒng)疾病而言,污染僅對老年人群影響最顯著。同時兩座城市研究結(jié)果均顯示,女性對污染物的敏感程度高于男性。6.平均氣溫分別與北京市呼吸系統(tǒng)疾病急診就診人數(shù)和蘭州市呼吸系統(tǒng)疾病住院人數(shù)的暴露-反應(yīng)關(guān)系呈反“j”型分布,分別存在一個12.0℃和14.7℃的發(fā)病率最低的氣溫閾值點;平均氣溫與北京市循環(huán)系統(tǒng)疾病急診就診人數(shù)的暴露-反應(yīng)關(guān)系呈倒“v”型分布,存在一個10.7℃發(fā)病率最高的氣溫閾值點;與蘭州市循環(huán)系統(tǒng)疾病住院人數(shù)的暴露-反應(yīng)關(guān)系呈倒“u”型分布,存在一個8.0℃-20.0℃發(fā)病率高風(fēng)險的氣溫閾值區(qū)間。7.污染物(pm10、so2和no2)與氣溫協(xié)同作用對呼吸系統(tǒng)疾病的分析結(jié)果顯示:低溫背景下的高污染,使得北京市呼吸系統(tǒng)疾病急診就診人數(shù)和蘭州市呼吸系統(tǒng)疾病住院人數(shù)均最多,表明此種情況對呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)病具有加劇效應(yīng)。對北京市循環(huán)系統(tǒng)疾病急診就診人數(shù)和蘭州市循環(huán)系統(tǒng)疾病住院人數(shù)而言,當氣溫處于高發(fā)閾值區(qū)間時,重污染對循環(huán)系統(tǒng)疾病的影響呈現(xiàn)出加劇效應(yīng)。8.遴選bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和最小二乘支持向量機(lssvm)兩種預(yù)報方法,綜合考慮了基本氣象要素、污染物濃度和污染氣象參數(shù),選擇了相關(guān)預(yù)報因子,分別建立了北京市和蘭州市呼吸系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)疾病預(yù)報模型,并優(yōu)化了相關(guān)參數(shù)。試預(yù)報結(jié)果顯示:北京市呼吸系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)疾病急診就診人數(shù)的bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型試預(yù)報準確率分別為66.73%和72.16%,其LSSVM試預(yù)報準確率分別為79.73%和85.09%;蘭州市呼吸系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)疾病住院人數(shù)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型試預(yù)報準確率分別為44.12%和51.54%,其LSSVM試預(yù)報準確率分別為54.45%和63.20%。顯然,LSSVM模型的試預(yù)報效果整體優(yōu)于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,具有實用推廣價值。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X51
【圖文】：

論文框架

圖 2-2 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖參數(shù)一定的情況下，各種氣象要素綜合作用影響參數(shù)就是對影響污染物最直觀的綜合氣象要數(shù)主要有：逆溫層厚度、最大混合層厚度增加而升高的現(xiàn)象稱為逆溫。出現(xiàn)逆溫現(xiàn)象部的高度稱為逆溫層厚度。具體計算方法H=H HH L 度， HH逆溫層頂高度，HL逆溫層底部的高度度反應(yīng)了污染物可以被稀釋的最大大氣容

蘭州大學(xué)博士研究生學(xué)位論文 我國典型城市空氣污染特征及其健康影響和預(yù)報研究向南減少的趨勢，污染高值中心主要為烏魯木齊和蘭州。與圖 3-1(a)相比，圖 3-1(b)中 API 高值中心的強度及范圍均有所減小，東北地區(qū)、河西走廊及青海中東部地區(qū)、中東部及南方部分地區(qū)的 API 值較 3-1(a)圖有所降低，空氣質(zhì)量為優(yōu)的范圍進一步擴大。

本文編號：2793008