王麗君，曹蕾，王志偉，王婷，毛洪鈞

1.天津市城市交通污染防治研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，國(guó)家環(huán)境保護(hù)城市顆粒物污染防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300071

2.南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300071

3.唐山市環(huán)境監(jiān)控中心，河北 唐山 063000

交通相關(guān)空氣污染（traffic-related air pollution，TRAP）主要指機(jī)動(dòng)車通過(guò)燃燒和非燃燒的方式產(chǎn)生的尾氣和非尾氣所造成的空氣污染［1］。尾氣排放主要包括燃燒產(chǎn)生的一氧化碳、細(xì)顆粒物、碳?xì)浠衔?、炭黑、氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)物等；非尾氣排放主要包括輪胎、剎車、離合器、路面磨損等產(chǎn)生的粗顆粒物、有機(jī)污染物（多環(huán)芳烴、苯并噻唑及衍生物）、無(wú)機(jī)污染物（銅、鋅、鋇、銻和錳等元素），以及由氮氧化物和揮發(fā)性有機(jī)物參與化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的臭氧等二次污染物［2］。車輛排放污染物的類型和濃度與車輛類型（輕型車、重型車）、行駛里程、行駛工況、維護(hù)條件、尾氣后處理技術(shù)等有關(guān)；其在環(huán)境中的濃度也受到氣象條件、交通特征、道路粉塵、地形等多種因素的影響。眾所周知，暴露于交通相關(guān)空氣污染物會(huì)導(dǎo)致人類一系列不良健康結(jié)局，如不良妊娠結(jié)局［3］、心腦血管疾?。?］、呼吸系統(tǒng)疾?。?］等，TRAP 暴露評(píng)估的準(zhǔn)確性直接影響其健康影響評(píng)估的準(zhǔn)確性。

1 TRAP的外暴露評(píng)估方法

在目前環(huán)境流行病學(xué)的研究中，對(duì)TRAP 的評(píng)估方式存在爭(zhēng)議［1］。大氣污染源可以分為點(diǎn)源、線源、面源、體源、網(wǎng)格源等。一部分研究者基于模型，把交通源當(dāng)作線源，輸入交通源排放清單、交通特征數(shù)據(jù)等參數(shù)，以此對(duì)污染物濃度進(jìn)行預(yù)測(cè)，作為TRAP 的替代［6-7］；另一部分研究者直接使用一些暴露個(gè)體所對(duì)應(yīng)的交通相關(guān)指標(biāo)（如交通活動(dòng)水平、距離道路遠(yuǎn)近、交通強(qiáng)度等）對(duì)TRAP 進(jìn)行量化［7-8］。關(guān)于TRAP 的外暴露估計(jì)方法主要有以下四種。

1.1 交通相關(guān)指標(biāo)

交通相關(guān)指標(biāo)可以量化個(gè)體暴露強(qiáng)度，如距離道路遠(yuǎn)近、交通強(qiáng)度、交通負(fù)載、交通噪音等。距離道路遠(yuǎn)近指暴露個(gè)體與其最近的主要公路、快速路或高速路的直線距離，部分研究將該指標(biāo)當(dāng)作連續(xù)性變量，而部分研究選擇200、500 m 作為臨界值，把該指標(biāo)當(dāng)作二分類變量［9］。交通強(qiáng)度的定義更加多樣化，可以是暴露個(gè)體最近道路的日均車流量，也可以是暴露個(gè)體周圍一定半徑范圍內(nèi)所有道路的日均車流量之和，既可作為二分類變量，也可作為連續(xù)性變量［7，10］。交通負(fù)載是指一定半徑范圍內(nèi)道路路段的長(zhǎng)度和交通強(qiáng)度的乘積［10］。一些學(xué)者認(rèn)為這些指標(biāo)在某種程度上可以作為TRAP 長(zhǎng)期效應(yīng)的一種可替代指標(biāo)，能夠在較小的空間尺度范圍內(nèi)捕捉交通排放的長(zhǎng)期變化，且是考慮了除交通相關(guān)空氣污染物以外其他環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的綜合性指標(biāo)。但這些方法往往會(huì)忽視受到眾多不同交通水平的道路復(fù)合影響的住宅及個(gè)體，并且無(wú)法考慮氣象等條件的影響［9］。

1.2 土地利用回歸模型

土地利用回歸模型基于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以各觀測(cè)點(diǎn)為中心，在給定的半徑范圍內(nèi)，根據(jù)土地利用類型和交通特點(diǎn)等信息來(lái)預(yù)測(cè)區(qū)域環(huán)境污染物濃度，以此作為研究對(duì)象個(gè)體暴露濃度的替代［11］。計(jì)算方法如公式（1）所示。

其中：ρs表示在某監(jiān)測(cè)點(diǎn)s的污染物濃度；βn表示每個(gè)自變量的回歸系數(shù)；Wns分別表示在s點(diǎn)位一定范圍內(nèi)的土地利用類型（居民區(qū)、政府機(jī)構(gòu)、商業(yè)區(qū)、公園等）、道路類型（主干道、次干道、高速公路）、交通特征（流量）、海拔高度、人口密度、工業(yè)用地面積、風(fēng)向等。

與其他方法相比，該模型的使用成本較低，在估計(jì)污染物濃度方面提供了較高的空間和時(shí)間分辨率，是評(píng)價(jià)TRAP 暴露的有效方法。但該模型對(duì)短期暴露的評(píng)估效力很低，僅能在擁有相似變量的附近區(qū)域進(jìn)行應(yīng)用，且無(wú)法有效分離出主要污染物的影響，這樣有可能錯(cuò)誤估計(jì)某種污染物對(duì)人體的影響［12-13］。

1.3 大氣擴(kuò)散模型

大氣擴(kuò)散模型是非反應(yīng)性的穩(wěn)態(tài)高斯線源擴(kuò)散模型，基于空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)（監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)）、地球物理數(shù)據(jù)（地形高度、地表粗糙度）、氣象條件數(shù)據(jù)（風(fēng)向、風(fēng)速、環(huán)境溫度、太陽(yáng)輻射、大氣穩(wěn)定性）和交通排放數(shù)據(jù)（交通活動(dòng)水平、排放因子、速度）等信息對(duì)污染物濃度進(jìn)行時(shí)間和空間的暴露評(píng)估［1，14］。該模型可以較好地描述污染物的時(shí)空變異性且不需要建立密集的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，高斯擴(kuò)散模型與地理信息系統(tǒng)能夠結(jié)合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)資料和研究地區(qū)人口分布數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。新型的混合建?？蚣芙Y(jié)合區(qū)域模型（如Comprehensive Air Quality Model with Extensions，CAMx）和區(qū)域尺度分散模型（如Research LINE source model for near-surface releases，R-LINE）實(shí)現(xiàn)同時(shí)從區(qū)域和局部?jī)蓚€(gè)尺度對(duì)路域環(huán)境下污染物濃度進(jìn)行有效的估計(jì)［15］。但該模型也有不足之處：第一，需要相對(duì)昂貴的硬件軟件設(shè)備和專業(yè)的操作人員；第二，需要有歷史交通和排放數(shù)據(jù)支撐；第三，需要較多的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行交叉驗(yàn)證；第四，數(shù)據(jù)不匹配或誤分類可能造成估計(jì)結(jié)果的偏倚［16］。

1.4 混合個(gè)體模型

混合個(gè)體模型是指結(jié)合個(gè)體采樣和區(qū)域采樣計(jì)算個(gè)體暴露濃度的暴露評(píng)估方法［1，14，17］?；谝陨先N方法中的一種或多種，結(jié)合活動(dòng)時(shí)間和不同微環(huán)境中污染物監(jiān)測(cè)濃度來(lái)計(jì)算個(gè)體時(shí)間加權(quán)平均暴露程度（TWEi），如公式（2）所示。

其中：ρi表示個(gè)體i的暴露濃度，Ti表示個(gè)體i暴露時(shí)間的總和，ρim表示個(gè)體i在微環(huán)境m中的暴露濃度，?tim表示個(gè)體i在微環(huán)境m中的活動(dòng)時(shí)間。這種模型量化個(gè)體暴露，而不是環(huán)境暴露，從而有效避免小樣本研究的代表性問(wèn)題。同樣，數(shù)據(jù)質(zhì)量和精度是限制模型輸出精度的主要條件。

1.5 TRAP外暴露評(píng)估方法的驗(yàn)證

相關(guān)研究對(duì)交通相關(guān)指標(biāo)（如距離道路遠(yuǎn)近、交通強(qiáng)度等）和實(shí)測(cè)污染物濃度進(jìn)行了交叉驗(yàn)證，結(jié)果表明無(wú)論是成年人還是兒童，其暴露特點(diǎn)（是否住在交通繁忙區(qū)、距離道路遠(yuǎn)近）與污染物的暴露濃度之間存在一定的相關(guān)性，而交通密度與其相關(guān)性較差［18］。但大部分研究的道路指標(biāo)分類以及計(jì)算方法不完全一致，一部分研究計(jì)算暴露個(gè)體至高速公路的距離［19-20］，另外一部分研究計(jì)算至主干道或次干道等的距離［8，21］，另外對(duì)道路的污染現(xiàn)狀、交通流量等指標(biāo)均沒(méi)有細(xì)致的描述，這使得各研究間的可比性較差［22］。

也有研究對(duì)預(yù)測(cè)交通相關(guān)空氣污染物濃度的模型結(jié)果和空氣中的實(shí)測(cè)值進(jìn)行了交叉驗(yàn)證，結(jié)果表明對(duì)于一般污染物（如一氧化碳、一氧化氮等），當(dāng)模型有足夠的數(shù)據(jù)支持時(shí)，模型的結(jié)果能較好地預(yù)測(cè)污染物濃度［23-24］。而個(gè)體暴露模型，由于個(gè)體活動(dòng)時(shí)間、住宅特點(diǎn)、污染物室內(nèi)室外滲透率以及交通源對(duì)污染物貢獻(xiàn)等多種指標(biāo)的復(fù)雜性，有關(guān)其結(jié)果和暴露的真實(shí)值之間交叉驗(yàn)證的研究較少，而且模型結(jié)果的準(zhǔn)確性往往依賴于數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，模型輸入數(shù)據(jù)受道路網(wǎng)絡(luò)精準(zhǔn)度、土地利用錯(cuò)分和空間邊界模糊、監(jiān)測(cè)站位置準(zhǔn)確性、本地化排放清單多樣化、高時(shí)空分辨率的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)難以獲得等眾多因素的限制［25］。

2 TRAP的內(nèi)暴露評(píng)價(jià)方法

生物標(biāo)志物是指在致病因素作用到生物體出現(xiàn)各種效應(yīng)的過(guò)程中，發(fā)生改變的一些特異性分子或生理化學(xué)指標(biāo)。主要分為接觸（暴露）生物標(biāo)志物、效應(yīng)標(biāo)志物和敏感性生物標(biāo)志物3 種類型。一些研究者嘗試尋找生物標(biāo)志物作為TRAP 的替代指標(biāo)，來(lái)解釋流行病學(xué)的研究結(jié)果，深入探尋相關(guān)機(jī)制問(wèn)題。但考慮到TRAP 人體實(shí)驗(yàn)研究涉及的倫理道德問(wèn)題，迄今為止有關(guān)TRAP的特異性生物標(biāo)志物研究較少。

有研究者基于小樣本數(shù)據(jù)以苯和多環(huán)芳烴的代謝標(biāo)志物作為TRAP 特異性標(biāo)志物，如尿液中的苯巰基尿酸［26］、反式，反式-戊酸（trans，trans-muconic acid，t，t-MA）［27-30］、1-羥基芘［31］等。在20世紀(jì)末的一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)，與幾乎沒(méi)有交通污染的區(qū)域相比，居住在交通繁忙區(qū)域內(nèi)（高速公路橫跨該區(qū)域且交通強(qiáng)度＞80 000輛·d-1）的青少年尿液中t，t-MA含量更高［27］。泰國(guó)曼谷市中心的兩項(xiàng)研究分別揭露了交通警察的苯暴露水平高于內(nèi)勤民警和道路工作者（布攤販、烤肉攤販），加油站工作者苯暴露水平高于道路附近500 m內(nèi)的寺廟中的和尚和尼姑，市區(qū)主要道路附近500 m內(nèi)的學(xué)校學(xué)生苯暴露水平高于距離市區(qū)110 km 的省級(jí)行政區(qū)的學(xué)生，且隨著苯暴露水平的增加，各暴露組尿液中的t，t-MA水平均增加［28-29］。2008―2014年在比利時(shí)基于895名初中學(xué)生的一項(xiàng)研究表明，暴露組青少年尿液中t，t-MA濃度較非暴露組增加了10倍［30］。也有研究以尿液中1-羥基芘水平作為多環(huán)芳烴暴露的近似替代指標(biāo)，結(jié)果表明出租車司機(jī)尿中1-羥基芘的水平高于辦公室員工，且抽煙對(duì)尿中1-羥基芘的水平也有不良影響［31］。

此外，有研究指出微核率的增加與高水平的TRAP有關(guān)，與癌癥的發(fā)展也有密切關(guān)系［32-33］。微核是小的核外體，可能是由于染色體斷裂或整個(gè)染色體在后期落后而不能合并到新的細(xì)胞核中，是早期遺傳效應(yīng)的生物標(biāo)志物［34］。丹麥一項(xiàng)研究表明，生活在繁忙道路50 m 范圍內(nèi)的兒童單核T 淋巴細(xì)胞微核率比對(duì)照組高2.5 倍，但沒(méi)有發(fā)現(xiàn)TRAP 與雙核T 淋巴細(xì)胞的微核水平之間的相關(guān)性［35］。此外，中國(guó)2017年的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，全年累計(jì)路口執(zhí)勤時(shí)間每增加1 h，交通警察的微核率較內(nèi)勤警察上升0.036‰（95%CI：0.03‰～0.043‰）［36］，基于意大利82 名交警的病例對(duì)照研究沒(méi)有發(fā)現(xiàn)TRAP 與外周血白細(xì)胞中微核率增加之間的相關(guān)性［37］。中國(guó)2016年一項(xiàng)基于柴油機(jī)暴露人群的研究也發(fā)現(xiàn)，柴油機(jī)排放提高了細(xì)胞壞死率，而細(xì)胞壞死率與微核發(fā)生率之間呈現(xiàn)正相關(guān)［38］。

此外，還有研究以t，t-MA 水平作為TRAP 的內(nèi)暴露替代指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)TRAP 對(duì)神經(jīng)行為功能（如持續(xù)注意力、短期記憶能力）存在負(fù)面影響［30，39］。這些研究為TRAP 特異性生物標(biāo)志物的選擇提供了參考依據(jù)，也為未來(lái)TRAP 的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估奠定了基礎(chǔ)。未來(lái)可借助生物標(biāo)志物的變化情況揭示TRAP對(duì)健康影響。

3 存在的問(wèn)題及展望

TRAP 暴露評(píng)估的相關(guān)研究目前主要集中在外暴露和內(nèi)暴露兩種評(píng)估手段。TRAP 外暴露的評(píng)估方法（如大氣擴(kuò)散模型和土地回歸利用模型等）一直以來(lái)受到各種來(lái)源數(shù)據(jù)精度的限制，尤其是個(gè)體暴露模型方面的交叉驗(yàn)證研究較少，難以判斷該模型對(duì)個(gè)體暴露強(qiáng)度的評(píng)估是否準(zhǔn)確。因此，提高污染源排放清單的準(zhǔn)確性，提高監(jiān)測(cè)點(diǎn)位、道路位置的精確性，以及避免道路類型錯(cuò)分等是模型準(zhǔn)確性提升的關(guān)鍵所在。另外，基于交通數(shù)據(jù)本身來(lái)評(píng)估個(gè)體暴露程度的研究較多，但不同的研究在道路類型的選擇、交通強(qiáng)度的計(jì)算方法等方面參差不齊，導(dǎo)致研究之間的可比性較差，未來(lái)相關(guān)研究在交通相關(guān)指標(biāo)的定義和計(jì)算方法的標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化方面有待進(jìn)一步加強(qiáng)。

由于TRAP 復(fù)雜的組成和結(jié)構(gòu)特性，其對(duì)人體健康影響的潛在分子機(jī)制研究也是一大科學(xué)研究難題。一些研究者致力于尋找早期診斷的標(biāo)志物來(lái)探索TRAP 相關(guān)疾病的發(fā)病機(jī)理，但相關(guān)研究較少，主要集中在苯和多環(huán)芳烴的代謝物等指標(biāo)的變化。目前與TRAP相關(guān)的特異性生物標(biāo)志物的研究尚存在不足，未來(lái)如何探索特異、簡(jiǎn)易、靈敏的內(nèi)暴露標(biāo)志物及其精準(zhǔn)可靠的評(píng)估方法成為亟待解決的課題，且對(duì)于這些指標(biāo)如何引起不良健康結(jié)局的機(jī)制也存在較大研究空間。