工业用地布局优化的公共健康效益研究——以长沙市为例

摘要

中国的工业化迅速发展，带来的环境细颗粒物(PM2.5)污染问题对城市居民造成了巨大的健康负担，引起了政策制定者的特别关注。当前关于污染物控制的相关研究主要集中在国家空气质量标准的修订、环境空气污染物总量控制策略的制定、减排污染物技术的探索。在政府贯彻执行工厂企业节能减排的同时，合理利用土地资源调整产业空间结构也是有效控制大气污染的重要手段。目前尚无研究基于城市工业空间布局层面系统地评估与工业部门排放有关的健康影响，以至于缺乏将城市工业规划与健康效益结合的参考方法，使得当前的地方政府难以评估相关成本效益。本研究以中国具有代表性的工业城市长沙市为案例，建立了一个综合的评估框架来量化PM2.5暴露在不同地理位置下的工业源对城市的健康和经济影响。该框架旨在调整工业排放的空间分布，以实现长沙以最低公共卫生成本优化城市工业用地布局。　　首先，利用土地单元这一概念划分研究区域，提供可安置工业片区的单元。其次，通过大气污染物扩散模型(CALPUFF)模拟区域不同工业源位置PM2.5污染的空间分布情况，结合暴露-响应健康风险综合评估模型对不同地理位置的工业源所引起的健康影响进行评价。最后，使用统计寿命值(VSL)，将与工业布局相关PM2.5暴露的健康影响结果货币化。(1)基于区域均衡发展前提，以优化得到最低公共健康负担下的城市工业用地配置为目标，建立工业用地布局优化模型。该模型选取长沙市主城区为研究区域，基于中心城区土地现状，将市区划分为42个土地单元，经筛选得到17个单元适合安置工业区。(2)使用CALPUFF系统(6.0版)模拟了1公里分辨率下PM2.5浓度的分布。将CALPUFF模型输出的PM2.5浓度导入综合-风险健康评估模型中，得到不同工业位置产生PM2.5导致的健康负担。(3)将四个片区的最佳工业用地单元组成的最优工业布局下产生的死亡率，通过VSL计算成经济损失。　　研究结果表明：(1)实施最优工业用地布局可以产生可观的社会效益和经济效益。与当前的工业空间布局相比，到2030年，可避免的长沙工业部门对PM2.5相关死亡率的贡献值和相应的经济损失值将分别达到60.8%和6.9亿美元。(2)长沙市中心城区大约三分之二的居民生活在PM2.5浓度高于国家一级年均空气质量标准的地区，这些地区的人口贡献了城市PM2.5相关死亡人数的五分之一，生活在空气质量较差地区的人口贡献了城市卫生负担的很大部分。(3)人口密度和排放位置是影响健康负担的重要因素。长沙市城区PM2.5污染引起的过早死亡率风险较高的地区往往存在潜在排放源，如商业区、工业区、人口密集的居民住宅区，以及相对密集车流量的交通枢纽区域。(4)在优化的工业用地布局下，道路运输源和居民源将在2030年成为城区PM2.5污染主要来源。　　本实验的研究结果表明，合理的土地资源配置不仅能使城市产生经济效益也能收获可观的健康效益。这些结果可以为决策者提供与工业空间规划和相关卫生成本有关的健康风险的可衡量评估，以提高改善空气质量努力的有效性。本研究中建立的综合风险评估方法能够以最优的工业用地地理配置得到最低的健康和经济负担期望值。该优化方法可以为长沙及国内类似城市的工业用地管理提供强有力的参考和指导。

目录

声明

第1 章绪论

1.1研究背景与意义

1.1.1研究背景

1.1.2研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 PM2.5对人体的健康危害

1.2.2部门污染源排放的研究

1.2.3 PM2.5相关死亡率的评估方法

1.2.4城市工业用地规划与PM相关健康风险

1.3 研究内容、技术路线与创新点

1.3.1 研究内容

1.3.2 技术路线

1.3.3创新点

第2 章 基于长沙市分析优化工业布局对与PM2.5污染相关的健康效益

2.1 研究区域

2.2土地单元划分

2.3大气污染物扩散模型

2.3.1 CALPUFF 模型简介

2.3.2 情景设置

2.3.3 模型拟合准确度评估方法

2. 4 工业用地的土地单元选址

2. 5 健康评估模型

2. 6 经济评估模型

2. 7 优化模拟中气象数据导致的不确定性

2.8 本章小结

第3 章优化模拟的效益评估

3.1工业用地位置的优化结果

3.1.1研究区域死亡率与PM2.5的空间分布

3.1.2 颗粒物与死亡率的空间分布特征分析

3.2经济损失

3.3高风险地区的特征

3.4 本章小结

第4 章基于健康效益的工业用地布局优化

4.1工业用地布局优化分析

4.2最佳工业布局情景下城区的主要污染来源分析

4.3人口迁移与城市健康负担

4.4优化结果的不确定性分析

4.5健康风险预警

4.6城区工业用地布局优化分析

4.7政策影响

4.8本章小结

第5 章结论与展望

5.1结论

5.2研究不足

5.3 展望

参考文献

附录A 攻读硕士学位期间发表的论文及成果

致 谢