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Science: 美国燃煤发电的PM2.5带来的损害风险远高于其他来源

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决策者通过制定法规来限制燃煤电厂对空气质量和气候的影响,同时也寻求燃煤电厂相关健康负担的证据以验证法规的合理性。本文作者将燃煤电厂排放的SO2转化成的细颗粒物定义为“燃煤PM2.5”(CoalPM2.5),基于1999-2020年间美国480家燃煤电厂的排放数据和可表征6.5亿人年健康状况的个体医疗保险死亡记录,发现燃煤PM2.5较其它来源PM2.5毒性更大,其暴露相关的死亡风险也被大幅低估。



北京时间11月24日,乔治梅森大学、德克萨斯大学奥斯汀分校及哈佛大学的最新合作研究“Mortality risk from United States coal electricity generation”在Science上发表。通过分析1999至2020年间美国的污染物排放数据和医疗保险死亡记录,研究发现燃煤PM2.5暴露相关的死亡风险是其它来源PM2.5暴露风险的2.1倍;过去二十年间,燃煤PM2.5暴露相关的超额死亡高达460,000例,其中大部分超额死亡发生在1999至2007年间,这也是燃煤PM2.5浓度最高的时期。

,时长02:14

Bowen发电厂排放污染物的扩散轨迹

研究人员基于1999至2020年间美国480家燃煤电厂的排放数据,模拟了电厂SO2排放一周内的扩散轨迹及其向PM2.5转化的大气过程,估算了各电厂燃煤PM2.5的暴露场;并使用1999至2016年的医疗保险死亡记录作为健康结局(该记录可表征美国65岁及以上人群、共计6.5亿人年的健康状况),结合参保者居住地信息和死亡时间,评估了参保者的个体燃煤PM2.5暴露水平及其健康效应。



美国不同邮政编码地区燃煤PM2.5浓度年度变化

研究发现,1999年到2020年间,燃煤PM2.5浓度从2.34μg/m3下降至0.07μg/m3。而燃煤PM2.5浓度每上升1μg/m3,其暴露相关的全因死亡风险会上升1.12%,是总PM2.5暴露相关风险的2.1倍。研究期间,与燃煤PM2.5暴露相关的超额死亡数高达460,000例,占总PM2.5暴露相关超额死亡的22%以上。其中,大多数超额死亡(390,000例)发生在1999至2007年间,年均相关死亡数超过43,000例,到2020年则降至1,600例。

研究同时评估了所纳入的480家燃煤电厂各自对死亡负担的贡献,发现在1999至2020年间有10家燃煤电厂其燃煤PM2.5相关的超额死亡超过5,000例。与各电厂排放相关的超额死亡数据的可视化信息可在https://cpieatgt.github.io/cpie/网站上查看。

除了估算燃煤PM2.5的健康风险,研究还发现随着净化装置的安装和部分燃煤电厂的关闭,研究期间燃煤PM2.5相关的超额死亡数下降了95%。美国一些州仍在部分使用煤炭发电,全球煤电的使用量甚至有可能增加,在此背景下,对燃煤PM2.5暴露及其健康风险的评估研究仍然十分紧迫和必要。

该论文的第一作者和通讯作者为乔治梅森大学土木、环境和基础设施工程系助理教授Lucas Henneman。Henneman博士表示:“此次研究结果可以帮助决策者和监管者们制定更具有成本效益的、针对空气污染的预防治理政策,比如加强排放管控和鼓励使用可再生能源。”

德克萨斯大学奥斯汀分校统计与数据科学系副教授、学校健康与环境中心创始人Corwin Zigler指出:“燃煤电厂曾是美国的主要健康负担,尽管现在已经大幅下降,但还没有完全消除。这项研究让我们知道,如果未来我们更多地使用清洁能源,人们的健康状况将得到持续改善。”

哈佛大学公共卫生学院生物统计学、人口学和数据科学Clarence James Gamble荣誉教授、哈佛数据科学计划主任Francesca Dominici提到:“不同国家仍在为其能源来源进行争辩,在决策者和监管者权衡廉价能源的需求与显著的环境和健康成本时,我们的发现可提供必要的参考信息。”

研究由美国国立卫生研究院(R01ES026217, R01MD012769, R01ES028033, 1R01ES030616, 1R01AG066793, 1R01MD016054-01A1, 1R01ES 034373-01, 1RF1AG080948, 及1R01ES029950)、美国环保局(835872)、Alfred P. Sloan基金会(LRFH)、以及健康影响研究会(R-82811201 和4953)共同资助。

论文链接:

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adf4915

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